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EP0310607A1 - Kraftstoffeinspritzventil. - Google Patents

Kraftstoffeinspritzventil.

Info

Publication number
EP0310607A1
EP0310607A1 EP87903254A EP87903254A EP0310607A1 EP 0310607 A1 EP0310607 A1 EP 0310607A1 EP 87903254 A EP87903254 A EP 87903254A EP 87903254 A EP87903254 A EP 87903254A EP 0310607 A1 EP0310607 A1 EP 0310607A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel injection
injection valve
valve
nozzle body
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP87903254A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0310607B1 (de
Inventor
Waldemar Hans
Wilhelm Kind
Manfred Kirchner
Siegfried Werner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE3710467A external-priority patent/DE3710467C2/de
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to AT87903254T priority Critical patent/ATE62323T1/de
Publication of EP0310607A1 publication Critical patent/EP0310607A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0310607B1 publication Critical patent/EP0310607B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/188—Spherical or partly spherical shaped valve member ends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
    • F02M51/0671—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto
    • F02M51/0675—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages
    • F02M51/0678—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages all portions having fuel passages, e.g. flats, grooves, diameter reductions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/08—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle specially for low-pressure fuel-injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/06—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves being furnished at seated ends with pintle or plug shaped extensions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1853—Orifice plates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S239/00—Fluid sprinkling, spraying, and diffusing
    • Y10S239/90—Electromagnetically actuated fuel injector having ball and seat type valve

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of claims 1 or 6.
  • Known fuel injectors working with a valve needle as a closure part have a conical sealing seat at the tip of the valve needle, which in cooperation with a likewise conical valve seat surface releases a flow opening for the fuel or closes.
  • Such a fuel injector for example described in DE-OS 35 02 410, has the disadvantage that burrs can arise when grinding the sealing surfaces of the valve needle, which deteriorates the sealing effect and the quality of the flow. If these burrs are removed afterwards, shape errors and edge damage to the sealing seat can occur.
  • a fuel injection valve is known (DE-OS 33 01 501), in which a perforated disk is located downstream of the valve seat to improve the sprayed fuel jet. The holes are injected into this perforated disc and the fuel is sprayed onto the inner wall of a processing sleeve. The actual injection end of such a fuel injection valve forms an end collar of the treatment sleeve.
  • the disadvantage of this fuel injection valve is that the fuel jets generated by the perforated disc hit the inner wall of the processing sleeve at a very steep angle. In addition, the point of impact is far above the end of the processing sleeve.
  • the fuel "screws" along the inner wall of the preparation sleeve at the end of the spray, the spray takes place in the form of a cone.
  • the liquid droplets sprayed off are relatively large, which makes it difficult to form an optimal fuel-air mixture.
  • a pin which, forming part of the perforated disk, partially projects into the valve needle body and which forms an annular channel towards the nozzle body.
  • this ring channel is not advantageously designed in terms of flow.
  • the fuel is not “led” from the valve seat to the perforated disc, but can collect in different dead spaces. This increases the time between lifting the valve part from the valve seat and spraying fuel from the bores, the valve works with a delay.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claims 1 or 6, in contrast, has the advantage of easy and precise manufacture, burrs and other impurities which impair the flow are avoided.
  • the smooth surface contour of the valve needle and valve seat surface results in a very good correlation between the stroke of the valve needle and the outflowing amount of fuel. Since hydraulic sticking of the valve needle to the valve seat surface is largely avoided, the fuel injection valve operates with a short opening time.
  • a particularly good atomization of the fuel is made possible if it is sprayed through several holes in a thin plate clamped between the nozzle body and a treatment sleeve.
  • This plate is easy and inexpensive to manufacture, it can also be deep-drawn into a shape that enables reliable centering.
  • valve needle It is advantageous to provide on the valve needle a pin that extends almost to the plate. Due to the annular space formed between the pin and the nozzle body, the fuel flow is calmed and led to the bores without annoying dead spaces. Flow optimization is also possible by machining the valve needle in the area between the valve seat and the pin, for example by using radii instead of angular transitions. In practice, this leads to a reduced response time of the fuel injection valve between the lifting of the valve needle from the valve seat and spraying fuel out of the holes. Executing the pin as part of the valve needle and not as part of the plate offers manufacturing advantages.
  • Figure 1 shows an advantageous embodiment of the fuel injection valve according to the invention
  • Figure 2 shows a detail of Figure 1 on an enlarged scale
  • Figure 3 in the form of two half-cuts two different embodiments of the valve needle in the area of the sealing seat.
  • the fuel injection valve shown in the drawing for example, for a fuel injection system of a mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engine has a valve housing 1 made of ferromagnetic material, in which a magnet coil 3 is arranged on a coil carrier 2.
  • the magnet coil 3 has a power supply via a plug connection 4 which is embedded in a plastic ring 5 which partially encompasses the valve housing 1.
  • the coil carrier 2 of the magnet coil 3 is seated in a coil space 6 of the valve housing 1 on a connecting piece 7 which supplies the fuel, for example gasoline, and which projects partially into the valve housing 1.
  • the valve housing 1 partially encloses a nozzle body 9 facing away from the fuel nozzle 7.
  • a cylindrical armature 14 is located between an end face 11 of the connection piece 7 and a stop plate 12, which has a certain thickness and which is placed on an inner shoulder 13 of the valve housing 1, for precise adjustment of the valve.
  • the armature 14 is made of a non-corrosion-sensitive, magnetic material and is located at a slight radial distance from a magnetically conductive shoulder of the valve housing 1, thus forming an annular magnetic gap between the armature 14 and shoulder, coaxially in the valve housing 1.
  • the cylindrical armature 14 is provided with a first 15 and one second 16 coaxial blind bore, the second blind bore 16 opening towards the nozzle body 9.
  • First 15 and second 16 blind holes are connected to one another by a coaxial opening 17.
  • the diameter of the opening 17 is smaller than the diameter of the second blind bore 16.
  • the end section of the armature 14 facing the nozzle body 9 is designed as a deformation region 18.
  • This deformation region 18 has the task of positively connecting the armature 14 to the valve needle 27 by gripping around a holding body 28 which forms part of a valve needle 27 and fills the second blind bore 16.
  • the gripping of the holding body 28 by the deformation area 18 of the armature 14 is achieved by pressing material of the deformation area 18 into grooves 29 located on the holding body 28.
  • a compression spring 30 with one end which, on the other hand, rests against a pipe insert 31 fastened in the connecting piece 7 by screwing or caulking and which tends to anchor 14 and valve needle 27 with a force facing away from the connecting piece 7 act upon.
  • the valve needle 27 penetrates a through hole 34 in the stop plate 12 at a radial distance and is in a guide bore tion 35 of the nozzle body 9 out.
  • a recess 37 provided in the stop plate 12 is a recess 37 leading from the through hole 34 to the circumference of the stop plate 12, the clear width of which is larger than the diameter of the valve needle 27 in its area surrounded by the stop plate 12.
  • the valve needle 27 has two guide sections 39 and 40, which give guidance to the valve needle 27 in the guide bore 35 and also leave an axial passage for the fuel and are designed, for example, as a square.
  • a cylindrical section 43 of smaller diameter adjoins the downstream second guide section 40.
  • a tapered, conical section 44 joins the cylindrical section 43, which ends in a coaxial, preferably cylindrical pin 45.
  • FIG. 2 which shows a detail from FIG. 1, it can be seen that the transition between the cylindrical section 43 and the conical section 44 is rounded - for example in the form of a radius - and forms a sealing seat 47 which, in cooperation with a nozzle body 9 incorporated conical valve seat surface 48 causes an opening or closing of the fuel injector.
  • the tapered valve seat surface 48 of the nozzle body 9 continues in the direction facing away from the armature 14 in a cylindrical nozzle body opening 49, which is approximately the same length as the length of the pin 45, so that an annular gap between the cylindrical nozzle body opening 49 and the cylindrical pin 45 constant cross section remains.
  • the transitions between the conical valve seat surface 48 on the one hand and the cylindrical nozzle body opening 49 on the other hand and the conical section 44 of the valve needle 27 on the one hand and the pin 45 on the other hand are rounded in order to ensure a good flow pattern.
  • the completion of the Nozzle body 9 in the direction facing away from armature 14 forms a flat side 51 which is interrupted by the mouth of nozzle body opening 49.
  • the length of the pin 45 is dimensioned such that when the fuel injection valve is closed, the pin 45 does not project from the nozzle body opening 49, i.e. the pin 45 ends immediately in front of the plane defined by the flat side 51 of the nozzle body 9.
  • the flat side 51 of the nozzle body 9 is delimited on the inside by the nozzle body opening 49, it can be delimited on the outside by a conical region 52 which widens in the direction facing the armature 14.
  • a plate 55 On the flat side 51 of the nozzle body 9 there is a plate 55 which has a raised edge 56 which roughly follows the contour of the conical area 52 of the nozzle body 9.
  • the edge 56 on the plate 55 can be produced, for example, by deep drawing the plate 55.
  • the attachment of the plate 55 on the flat side 51 is ensured by a processing sleeve 58.
  • the plate 55 is pressed against the flat side 51 by a bottom 60 of a coaxial blind bore 61 of the processing sleeve 58 encompassing the plate 55 in its outer region. The plate 55 is thus clamped between the bottom 60 of the blind bore 61 of the processing sleeve 58 and the flat side 51 of the nozzle body 9.
  • the centering of the plate 55 is achieved in that the edge 56 of the plate 55 lies against the conical region 52 of the nozzle body 9, the plate 55 thus no longer having any radial play.
  • a particularly good centering of the plate 55 can be achieved if the edge 56 of the plate 55 widens when pushed onto the conical area 52, that is to say a radial clamping is carried out.
  • the plate 55 is clamped between the nozzle body 9 and the treatment sleeve 58 by screwing the treatment sleeve 58 with an internal thread 64 onto an external thread 65 incorporated on the circumference of the nozzle body 9.
  • the processing sleeve 58 can be caulked in an outer groove 68 of the nozzle body 9 by means of a caulking lug 66.
  • the edge of the processing sleeve 58 facing the anchor 14 is used as the caulking nose 66. For caulking, this is bent inwards into the outer groove 68 of the nozzle body 9.
  • the outer surface of the blind bore 61 extends between the edge forming the caulking lug 66 and the bottom 60 of the processing sleeve 58, which is formed by the internal thread 64 over almost its entire length. Internal thread 64 and external thread 65 are preferably designed as fine threads.
  • the processing sleeve 58 can at the same time serve to axially secure a sealing ring 69 radially surrounding the nozzle body 9, as shown in FIG. 1.
  • a reprocessing bore 70 of preferably cylindrical cross section opens coaxially in the bottom 60 of the reprocessing sleeve 58, which on the other hand ends in a sharp reprocessing edge 71.
  • the preparation edge 71 is surrounded by an annular groove 73.
  • the cross section of the annular groove 73 is approximately trapezoidal in the exemplary embodiment shown, ie both an inner wall 74 of the annular groove 73 and an outer wall 75 of the annular groove 73 are oblique.
  • the processing edge 71 is formed by the acute angle between the inclined inner wall 74 of the annular groove 73 and the processing bore 70. This angle should be between 10 and 20 °.
  • the outer wall 75 of the annular groove 73 simultaneously forms the inner surface of a collar 77.
  • the collar 77 represents the part of the fuel injector which protrudes the furthest in the direction facing away from the armature 14.
  • the collar 77 surrounds the preparation edge 71 and at the same time projects beyond it. Checking the collar 77 is to secure the set-back conditioning edge 71 against damage, for example during assembly of the fuel injection valve on an internal combustion engine.
  • the bores 80 There are several bores 80 in the plate 55, which lead from upstream to downstream of the plate 55. Upstream of the plate 55, the bores 80 open into the annular space formed between the nozzle body opening 49 and the pin 45.
  • the bores 80 are directed with their central axis 81 directly onto the preparation edge 71 or just upstream thereof. With respect to the longitudinal axis of the fuel injection valve, the central axis 81 of the bores 80 has both a radial and a tangential component. It is crucial that the angle formed between the central axes 81 of the bores 80 and the lateral surface of the processing bore 70 runs very flat, that is to say the fuel jets emerging from the bores 80 hit the processing bore 70 very flat. This impact angle should be less than 10 °.
  • valve needle 27 in the area of the sealing seat 47 is shown in FIG. 3.
  • the part of the valve needle 27 which causes the opening and closing of the injection valve together with the conical valve seat surface 48 is designed as a curve 90, via which the cylindrical section 43 of the valve needle 27 continuously merges into the conical section 44. Both the transition from the cylindrical section 43 to the curve 90 and also the transition from the curve 90 to the conical section 44 take place, viewed in the direction of the flow, preferably tangentially.
  • the contour of the curve 90 can, as shown in the left half section of FIG. 3, be formed by a radius R. If one imagines the radius R describing the rounding 90 expanded to form a circle 93 (shown in broken lines), then all the circles 93 forming the sealing seat 47 together represent a torus 94.
  • the right half section of FIG. 3 shows a second exemplary embodiment.
  • the curve 90 follows the contour of an imaginary ellipse 96.
  • the arrangement of the ellipse 96 is selected such that the longer two ellipse radius a, b extends in the axial direction of the injection valve.
  • the curve 90 can also follow any other contour which cannot be described by a radius R or by a radius a, b, but which overall forms a torus.
  • the rounding 90 is preferably produced by appropriate grinding of the valve needle 27 rotating about its longitudinal axis.
  • the grinding of the entire tip of the valve needle 27 from the cylindrical section 43 to the pin 45 can be carried out in a single machining step.
  • the fuel jet emerging from the bores 80 is directed onto the processing bore 70 in such a way that it strikes the processing edge 71 just upstream or directly.
  • the impact speed is so great that one can speak of a "bounce”.
  • the individual droplets of fuel are torn open and atomized by the high kinetic energy when they strike the processing bore 70. The result of this is that a fuel mist leaves the fuel injection valve downstream of the processing edge 71. This fuel mist allows good mixing with the intake air of the internal combustion engine.
  • the annular groove 73 surrounding the preparation edge 71 has the advantage that fuel particles which may have accumulated on the inner wall 74 of the annular groove 73 are entrained by a secondary vortex within the annular groove 73 to the preparation edge 71 and are also sprayed there.
  • Fuel injection valves, which have the annular groove 73 designed according to the invention, have a much lower tendency to drip than fuel injection valves without the annular groove 73. The causes which are decisive for this effect are still largely unclear.
  • a very good fuel preparation is achieved with the fuel injection valve according to the invention. The best results are achieved with a thickness of the plate 55 of 0.3 mm if the diameter of the processing bore 70 is 2.2 mm and the length 5 mm.
  • the diameter of the bores 80 depends on the respective application, it is in the range between 0.15 and 0.35 mm.
  • Fuel injection valve which serves for injeeting fuel into the admission passage of a mixture-compressing, externally-ignited infernal combustion engine.
  • the fuel injection valve is provided with a valve needle (27) which, by means of an armature linked therewith, is drawn against a core when a magnetic coil is excited, the valve needle (27) rising, together with a sealing seating (47) formed thereon, from a valve seating surface (48) formed on a nozzle body (9).
  • the sealing seating (47) is designed with a rounded profile (90), the contour of which follows the external envelope of an imaginary torus (94).
  • the cross-section of the torus (94) can for example, be circular (93) or elliptical (96).
  • valve needle (27) In view of the comparatively small radius of the rounded profile (90), which leads to a distinctly line-like contact between the valve needle (27) and the valve seating surface (48), the tendency of the valve needle (27) to "ad- here" hydraulically to the valve seating surface (48) is much smaller than in conventional fuel injection valves.
  • Fuel injection valve which is used to inject fuel into the intake tract of a mixture-compression-ignition internal combustion engine.
  • the fuel injection valve has a valve needle (27) which is pulled against a core by an armature connected to it when a magnetic coil is excited, the Ven needle (27) having a sealing seat (47) formed thereon from one to a nozzle body (9 ) trained valve seat surface (48).
  • the sealing seat (47) is designed as a curve (90), the contour of which follows the outer lateral surface of a roofed torus (94).
  • the torus (94) can have, for example, the cross section of a circle (93) or the cross section of an ellipse (96).
  • valve needle (27) Due to the comparatively small radius of the rounding (90), which leads to a pronounced lini-shaped contact between the valve needle (27) and valve seat surface (48), the tendency of the valve needle (27) to drastically “stick” to the valve seat surface (48) is wide less than with conventional fuel injection valves.

Landscapes

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Description

Kraftstoffeinspritzventil
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung der Ansprüche 1 oder 6. Bekannte, mit einer Ventilnadel als Verschlußteil arbeitende Kraftstoffeinspritzventile verfügen über einen kegeligen Dichtsitz an der Spitze der Ventilnadel, welcher im Zusammenwirken mit einer ebenfalls kegeligen Ventilsitzfläche eine Strömungsöffnung für den Kraftstoff freigibt oder verschließt. Ein solches, beispielsweise in der DE-OS 35 02 410 beschriebenes Kraftstoffeinspritzventil hat den Nachteil, daß beim Schleifen der dichtenden Flächen der Ventilnadel Grate entstehen können, wodurch sich die Dichtwirkung sowie die Qualität der Durchströmung verschlechtern. Werden diese Grate nachträglich entfernt, so können Formfehler und Kantenbeschädigungen am Dichtsitz auftreten.
Andere bekannte Kraftstoffeinspritzventile arbeiten mit kugelförmigen Verschlußteilen, welche an der eigentlichen Ventilnadel befestigt werden (DE-OS 33 18 486). Abgesehen von dem bei der Herstellung notwendigen zusätzlichen Fertigungsschritt weisen solche Ventile den Nachteil auf, beim Abheben von der Ventilsitzfläche hydraulisch zu "kleben" und damit verzögert anzusprechen. Dieser Effekt beruht auf der durch den relativ großen Radius der Kugel bedingten. eher flächigen Berührung zwischen Verschlußteil und Ventilsitzfläche; beim Abheben beider Teile voneinander entsteht ein kurzzeitiger Unterdruck am Dichtsitz, da Kraftstoff nur verzögert in das freiwerdende Volumen einströmt.
Außerdem ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt (DE-OS 33 01 501), bei dem sich zur Verbesserung des abgespritzten Brennstoffstrahles stromabwärts des Ventilsitzes eine Lochscheibe befindet. Durch in dieser Lochscheibe eingearbeitete Bohrungen wird der Kraftstoff auf die Innenwand einer Aufbereitungshulse gespritzt. Das eigentliche Abspritzende eines solchen Kraftstoffeinspritzventiles bildet ein Abschlußkragen der Aufbereitungshulse. Nachteilig ist bei diesem Kraftstoffeinspritzventil, daß die von der Lochscheibe erzeugten Kraftstoffstrahlen unter einem sehr steilen Winkel auf die Innenwand der Aufbereitungshulse treffen. Außerdem liegt der Auftreffpunkt weit oberhalb des Abspritzendes der Aufbereitungshulse. Der Kraftstoff "schraubt" sich entlang der Innenwand der Aufbereitungshulse zum Abspritzende, die Abspritzung erfolgt in Form eines Kegels. Die dabei abgespritzten Flüssigkeitströpfchen sind relativ groß, was die Bildung eines optimalen Kraftstoff-Luft-Gemisches erschwert.
Aus der DE-OS 33 01 501 ist ein auch Zapfen bekannt, welcher, einen Teil der Lochscheibe bildend, teilweise in den Ventilnadelkörper ragt und welcher zum Düsenkörper hin einen Ringkanal bildet. Dieser Ringkanal ist jedoch strömungstechnisch nicht vorteilhaft ausgebildet. Der Kraftstoff wird nicht, vom Ventilsitz kommend, zur Lochscheibe "geführt", sondern kann sich in verschiedenen Toträumen sammeln. Dadurch verlängert sich die Zeitspanne zwischen dem Abheben des Ventilteils vom Ventilsitz und dem Abspritzen von Kraftstoff aus den Bohrungen, das Ventil arbeitet mit Verzögerung. Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 oder 6 hat demgegenüber den Vorteil einer leichten und genauen Fertigung, wobei Grate und andere die Durchströmung verschlechternde Unsauberheiten vermieden werden. Außerdem bewirkt die glatte Oberflächenkontur von Ventilnadel und Ventilsitzfläche eine sehr gute Korrelation zwischen dem Hub der Ventilnadel und der abströmenden Kraftstoffmenge. Da ein hydraulisches Kleben der Ventilnadel an der Ventilsitzfläche weitgehend vermieden wird, arbeitet das Kraftstoffeinspritzventil mit einer kurzen Öffnungszeit.
Vorteilhaft ist es insbesondere, auch die stromab des Dichtsitzes angeordneten Übergänge zu runden, um einen gleichmäßigen Kraftstofffluß vom Dichtsitz weg zu erreichen.
Eine besonders gute Zerstäubung des Kraftstoffes wird ermöglicht, wenn dieser über mehrere Bohrungen in einem dünnen, zwischen Düsenkörper und einer Aufbereitungshulse eingespannten Plättchen abgespritzt wird. Dieses Plättchen ist leicht und preiswert herzustellen, es läßt sich außerdem durch Tiefziehen in eine Form bringen, welche eine zuverlässige Zentrierung ermöglicht.
Von Vorteil ist es, an der Ventilnadel einen bis knapp an das Plättchen reichenden Zapfen vorzusehen. Durch den zwischen Zapfen und Düsenkörper gebildeten Ringraum wird die Kraftstoffströmung beruhigt und ohne störende Toträume bis zu den Bohrungen geführt. Eine Strömungsoptimierung ist außerdem durch entsprechende Bearbeitung der Ventilnadel im Bereich zwischen Ventilsitz und Zapfen möglich, etwa durch Verwendung von Radien anstelle kantiger Übergänge. Dies führt in der Praxis zu einer verringerten Ansprechzeit des Kraftstoffeinspritzventils zwischen dem Abheben der Ventilnadel vom Ventilsitz und dem Abspritzen von Kraftstoff aus den Bohrungen. Den Zapfen als Teil der Ventilnadel auszuführen und nicht als Teil des Plättchens bietet fertigungstechnische Vorteile.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den Ansprüchen 1 oder 6 angegebenen Kraftstoffeinspritzventiles möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventiles, Figur 2 einen Ausschnitt aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab, Figur 3 in Form zweier Halbschnitte zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Ventilnadel im Bereich des Dichtsitzes.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
Das in der Zeichnung beispielsweise dargestellte Kraftstoffeinspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschine hat ein Ventilgehäuse 1 aus ferromagnetischem Material, in dem auf einem Spulenträger 2 eine Magnetspule 3 angeordnet ist. Die Magnetspule 3 hat eine Stromzuführung über einen Steckanschluß 4, der in einem das Ventilgehäuse 1 teilweise umgreifenden Kunststoffring 5 eingebettet ist.
Der Spulenträger 2 der Magnetspule 3 sitzt in einem Spulenraum 6 des Ventilgehäuses 1 auf einem den Kraftstoff, beispielsweise Benzin, zuführenden Anschlußstutzen 7, der teilweise in das Ventilgehäuse 1 ragt. Das Ventilgehäuse 1 umschließt dem Kraftstoffstutzen 7 abgewandt teilweise einen Düsenkörper 9. Zwischen einer Stirnfläche 11 des Anschlußstutzens 7 und einer zum genauen Einstellen des Ventils eine bestimmte Dicke aufweisenden Anschlagplatte 12, die auf eine Innenschulter 13 des Ventilgehäuses 1 aufgesetzt ist, befindet sich ein zylindrischer Anker 14. Der Anker 14 besteht aus einem nicht korrosionsanfälligen, magnetischen Material und befindet sich mit geringem radialen Abstand zu einem magnetisch leitfähigen Absatz des Ventilgehäuses 1, auf diese Weise zwischen Anker 14 und Absatz einen ringförmigen Magnetspalt bildend, koaxial im Ventilgehäuse 1. Von seinen beiden Stirnflächen aus ist der zylindrische Anker 14 mit einer ersten 15 und einer zweiten 16 koaxialen Sackbohrung versehen, wobei die zweite Sackbohrung 16 sich zum Düsenkörper 9 hin öffnet. Erste 15 und zweite 16 Sackbohrung sind miteinander durch eine koaxiale Öffnung 17 verbunden. Der Durchmesser der Öffnung 17 ist kleiner als der Durchmesser der zweiten Sackbohrung 16. Der dem Düsenkörper 9 zugewandte Endabschnitt des Ankers 14 ist als Verformungsbereich 18 ausgeführt. Dieser Verformungsbereich 18 hat die Aufgabe, durch Umgreifen eines, einen Teil einer Ventilnadel 27 bildenden und die zweite Sackbohrung 16 aussfüllenden Haltekörpers 28 den Anker 14 mit der Ventilnadel 27 formschlüssig zu verbinden. Das Umgreifen des Haltekörpers 28 durch den Verformungsbereich 18 des Ankers 14 wird durch Einpressen von Material des Verformungsbereichs 18 in am Haltekörper 28 befindliche Rillen 29 erreicht.
Am Boden der ersten koaxialen Sackbohrung 15 liegt eine Druckfeder 30 mit ihrem einen Ende an, welche andererseits an einem im Anschlußstutzen 7 durch Verschrauben oder Verstemmen befestigten Rohreinsatz 31 anliegt und welche bestrebt ist, Anker 14 und Ventilnadel 27 mit einer vom Anschlußstutzen 7 abgewandten Kraft zu beaufschlagen.
Die Ventilnadel 27 durchdringt mit radialem Abstand eine Durchgangsbohrung 34 in der Anschlagplatte 12 und wird in einer Führungsboh- rung 35 des Düsenkörpers 9 geführt. In der Anschlagplatte 12 ist eine von der Durchgangsbohrung 34 zum Umfang der Anschlagplatte 12 führende Aussparung 37 vorgesehen, deren Lichte Weite größer ist als der Durchmesser der Ventilnadel 27 in ihrem von der Anschlagplatte 12 umgebenen Bereich.
Die Ventilnadel 27 hat zwei Führungsabschnitte 39 und 40, die der Ventilnadel 27 in der Führungsbohrung 35 Führung geben sowie einen Axialdurchgang für den Kraftstoff freilassen und beispielsweise als Vierkante ausgebildet sind.
An den stromabwärts liegenden zweiten Führungsabschnitt 40 schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 43 geringeren Durchmessers an. An den zylindrischen Abschnitt 43 wiederum fügt sich ein zulaufender, kegeliger Abschnitt 44, welcher in einem koaxialen, bevorzugt zylindrischen Zapfen 45 ausläuft.
In der einen Ausschnitt aus Figur 1 darstellenden Figur 2 ist zu erkennen, daß der Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt 43 und dem kegeligen Abschnitt 44 gerundet ist - etwa in Form eines Radius - und einen Dichtsitz 47 bildet, welcher im Zusammenwirken mit einer am Düsenkörper 9 eingearbeiteten kegeligen Ventilsitzfläche 48 ein Öffnen bzw. Schließen des Kraftstoffeinspritzventiles bewirkt. Die kegelige Ventilsitzfläche 48 des Düsenkörpers 9 setzt sich in der dem Anker 14 abgewandten Richtung in einer zylindrischen Düsenkörperöffnung 49 fort, welche auf ungefähr gleicher Länge wie die Länge des Zapfens 45 verläuft, so daß zwischen der zylindrischen Düsenkörperöffnung 49 und dem zylindrischen Zapfen 45 ein Ringspalt konstanten Querschnitts verbleibt. Die Übergänge zwischen der kegeligen Ventilsitzfläche 48 einerseits und der zylindrischen Düsenkör- peröffnung 49 andererseits sowie dem kegeligen Abschnitt 44 der Ventilnadel 27 einerseits und dem Zapfen 45 andererseits sind gerundet, um einen guten Strömungsverlauf zu gewährleisten. Den Abschluß des Düsenkörpers 9 in der dem Anker 14 abgewandten Richtung bildet eine Flachseite 51, welche durch die Mündung der Düsenkörperöffnung 49 unterbrochen ist.
Die Länge des Zapfens 45 ist so bemessen, daß bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil der Zapfen 45 gerade nicht aus der Düsenkörperöffnung 49 hinausragt, d.h. der Zapfen 45 endet unmittelbar vor der durch die Flachseite 51 des Düsenkörpers 9 definierten Ebene.
Während die Flachseite 51 des Düsenkörpers 9 innen durch die Düsenkörperöffnung 49 begrenzt ist, kann sie außen durch einen konischen Bereich 52 begrenzt sein, welcher sich in der dem Anker 14 zugewandten Richtung erweitert.
An der Flachseite 51 des Düsenkörpers 9 liegt ein Plättchen 55 an, welches einen hochgezogenen Rand 56 aufweist, der in etwa der Kontur des konischen Bereiches 52 des Düsenkörpers 9 folgt. Die Herstellung des Randes 56 am Plättchen 55 kann etwa durch Tiefziehen des Plättchens 55 bewerkstelligt werden. Die Befestigung des Plättchens 55 an der Flachseite 51 wird durch eine Aufbereitungshulse 58 gewährleistet. Das Plättchen 55 wird gegen die Flachseite 51 gedrückt, indem ein Boden 60 einer koaxialen Sackbohrung 61 der Aufbereitungshulse 58 das Plättchen 55 in seinem äußeren Bereich umfaßt. Das Plättchen 55 ist also zwischen dem Boden 60 der Sackbohrung 61 der Aufbereitungshulse 58 und der Flachseite 51 des Düsenkörpers 9 eingespannt. Die Zentrierung des Plättchens 55 wird dabei erreicht, indem sich der Rand 56 des Plättchens 55 an den konischen Bereich 52 des Düsenkörpers 9 anlegt, das Plättchen 55 somit kein radiales Spiel mehr aufweist. Eine besonders gute Zentrierung des Plättchens 55 ist erreichbar, wenn sich der Rand 56 des Plättchens 55 beim Aufschieben auf den konischen Bereich 52 aufweitet, also eine radiale Einspannung vorgenommen wird. Die Einspannung des Plättchens 55 zwischen Düsenkörper 9 und Aufbereitungshulse 58 wird realisiert, indem die Aufbereitungshulse 58 mit einem Innengewinde 64 auf ein am Umfang des Düsenkörpers 9 eingearbeitetes Außengewinde 65 geschraubt wird. Um die Lage der Aufbereitungshulse 58 relativ zum Düsenkörper 9 nach erfolgter Verschraubung zu sichern, kann die Aufbereitungshulse 58 mittels einer Stemmnase 66 in einer Außennut 68 des Düsenkörpers 9 verstemmt werden. Als Stemmnase 66 findet der dem Anker 14 zugewandte Rand der Aufbereitungshulse 58 Verwendung. Zur Verstemmung wird dieser nach innen in die Außennut 68 des Düsenkörpers 9 gebogen. Zwischen dem die Stemmnase 66 bildenden Rand und dem Boden 60 der Aufbereitungshulse 58 erstreckt sich die Mantelfläche der Sackbohrung 61, welche fast auf ihrer gesamten Längen durch das Innengewinde 64 gebildet wird. Innengewinde 64 und Außengewinde 65 werden vorzugsweise als Feingewinde ausgeführt. Die Aufbereitungshulse 58 kann gleichzeitig dazu dienen, einen den Düsenkörper 9 radial umfassenden Dichtring 69 axial zu sichern, wie in Figur 1 dargestellt ist.
Koaxial im Boden 60 der Aufbereitungshulse 58 mündet eine Aufbereitungsbohrung 70 von vorzugsweise zylindrischem Querschnitt, welche andererseits in einer scharfen Aufbereitungskante 71 mündet. Die Aufbereitungskante 71 ist von einer Ringnut 73 umgeben. Der Querschnitt der Ringnut 73 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel in etwa trapezförmig, d.h. sowohl eine innere Wand 74 der Ringnut 73 als auch eine äußere Wand 75 der Ringnut 73 sind schräg. Die Aufbereitungskante 71 wird durch den spitzen Winkel zwischen der schrägen inneren Wand 74 der Ringnut 73 und der Aufbereitungsbohrung 70 gebildet. Dieser Winkel sollte zwischen 10 und 20° betragen. Die äußere Wand 75 der Ringnut 73 bildet gleichzeitig die innere Fläche eines Kragens 77. Der Kragen 77 stellt das in der dem Anker 14 abgewandten Richtung am weitesten vorstehende Teil des Kraftstoffeinspritzventiles dar. Der Kragen 77 umschließt die Aufbereitungskante 71 und ragt gleichzeitig über diese hinaus. Aufgabe des Kragens 77 ist es, die zurückversetzte Aufbereitungskante 71 vor Beschädigungen zu sichern, etwa während der Montage des Kraftstoffeinspritzventils an eine Brennkraftmaschine.
In dem Plättchen 55 befinden sich mehrere Bohrungen 80, welche von stromauf nach stromab des Plättchens 55 führen. Stromaufwärts des Plättchens 55 münden die Bohrungen 80 in dem zwischen Düsenkörperöffnung 49 und Zapfen 45 gebildeten Ringraum. Die Bohrungen 80 sind mit ihrer Mittelachse 81 unmittelbar auf die Aufbereitungskante 71 oder aber knapp stromauf derselben gerichtet. Bezüglich der Längsachse des Kraftstofeinspritzventils weist die Mittelachse 81 der Bohrungen 80 sowohl eine radiale als auch eine tangentiale Komponente auf. Entscheidend ist, daß der zwischen den Mittelachsen 81 der Bohrungen 80 und der Mantelfläche der Aufbereitungsbohrung 70 gebildete Winkel sehr flach verläuft, die aus den Bohrungen 80 austretenden Kraftstoffstrahlen also sehr flach auf die Aufbereitungs- bohrung 70 treffen. Dieser Auftreffwinkel sollte weniger als 10° betragen.
Die Form der Ventilnadel 27 im Bereich des Dichtsitzes 47 ist in Figur 3 dargestellt. Der zusammen mit der kegeligen Ventilsitzfläche 48 das Öffnen und Schließen des Einspritzventiles bewirkende Teil der Ventilnadel 27 ist als Rundung 90 ausgebildet, über welche der zylindrische Abschnitt 43 der Ventilnadel 27 stetig in den kegeligen Abschnitt 44 übergeht. Sowohl der Übergang vom zylindrischen Abschnitt 43 auf die Rundung 90 als auch der Übergang von der Rundung 90 auf den kegeligen Abschnitt 44 erfolgt dabei, in Richtung der Strömung betrachtet, vorzugsweise tangential.
Die Kontur der Rundung 90 kann, wie im linken Halbschnitt der Figur 3 dargestellt, durch einen Radius R gebildet sein. Denkt man sich den die Rundung 90 beschreibenden Radius R zu einem (gestrichelt dargestellten) Kreis 93 erweitert, so stellen alle den Dichtsitz 47 bildenden Kreise 93 zusammen einen Torus 94 dar. Der rechte Halbschnitt der Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbei- spiel. Die Rundung 90 folgt dabei der Kontur einer gedachten Ellipse 96. In der dargestellten Ausführungsform ist die Anordnung der Ellipse 96 so gewählt, daß der längere zweier Ellipsen-Halbmesser a, b in axialer Richtung des Einspritzventils verläuft. Dies soll jedoch nicht als Einschränkung angesehen werden; eine andere, beliebige Lage der Kontur der Ellipse 96 relativ zur Ventillängsachse ist ebenfalls möglich.
Die Rundung 90 kann auch einer beliebigen anderen, nicht durch einen Radius R oder durch Halbmesser a, b beschreibbaren, jedoch insgesamt einen Torus bildenden Kontur folgen.
Die Herstellung der Rundung 90 erfolgt vorzugsweise durch entsprechendes Schleifen der um ihre Längsachse rotierenden Ventilnadel 27. Das Schleifen der gesamten Spitze der Ventilnadel 27 vom zylindrischen Abschnitt 43 bis zum Zapfen 45 kann dabei in einer einzigen Bearbeitungsstufe erfolgen. Im Gegensatz zu den bekannten Bearbeitungstechniken für Kraftstoffeinspritzventile bleiben keine Grate zurück, bei deren Entfernung oft Formfehler und Konturbeschädigungen des Dichtsitzes entstehen.
Von besonderem Vorteil bei dem beschriebenen Kraftstoffeinspritzventil ist die durch die Rundung 90 bedingte sehr gute Korrelation zwischen Ventilnadelhub und abströmender Kraftstoffmenge. Durch den vergleichsweise geringen Radius bzw. Halbmesser der Rundung 90, welcher zu einer ausgeprägt linienförmigen Berührung zwischen Ventilnadel 27 und kegeliger Ventilsitzfläche 48 führt, ist die Neigung der Ventilnadel 27 zum hydraulischen "Kleben" an der Ventilsitzfläche 48 weit geringer als etwa bei solchen Einspritzventilen, welche über kugelförmige Verschlußteile mit ihrem eher flächigen Dichtsitz verfügen. Die Funktion des Kraftstoffeinspritzventiles ist wie folgt:
Bei von Strom durchflossener Magnetspule 3 wird der Anker 14 in Richtung auf den Anschlußstutzen 7 gezogen. Die mit dem Anker 14 fest verbundene Ventilnadel 27 hebt mit ihrem Dichtsitz 47 von der kegeligen Ventilsitzfläche 48 ab, zwischen Dichtsitz 47 und kegeliger Ventilsitzfläche 48 wird ein Strömungsquerschnitt freigegeben, der Kraftstoff kann durch den zwischen Düsenkörperöffnung 49 und Zapfen 45 gelegenen Ringraum zu den Bohrungen 80 gelangen. Die Bohrungen 80 werden vom Kraftstoff unter hohem Druckabfall durchströmt, da diese den engsten Strömungsquerschnitt innerhalb des Kraftstoffeinspritzventiles bilden. Die Größe der Bohrungen 80 entscheidet also über den Mengenstrom des abgespritzten Kraftstoffes, der Fachmann spricht hierbei von "Zumessung". Der aus den Bohrungen 80 austretende Kraftstoffstrahl ist so auf die Aufbereitungsbohrung 70 gerichtet, daß er knapp stromaufwärts oder unmittelbar auf der Aufbereitungskante 71 auftrifft. Die Auftreffgeschwindigkeit ist dabei so groß, daß man von einem "Prallen" sprechen kann. Durch die hohe kinetische Energie beim Auftreffen auf die Aufbereitungsbohrung 70 werden die einzelnen Kraftstofftropfchen aufgerissen und zerstäubt. Die Folge davon ist, daß stromabwärts der Aufbereitungskante 71 ein Kraftstoffnebel das Kraftstoffeinspritzventil verläßt. Dieser Kraftstoffnebel gestattet eine gute Vermischung mit der Ansaugluft der Brennkraftmaschine.
Die die Aufbereitungskante 71 umgebende Ringnut 73 bietet den Vorteil, daß eventuell an der inneren Wand 74 der Ringnut 73 angelagerte Kraftstoffpartikel durch einen Sekundärwirbel innerhalb der Ringnut 73 zur Aufbereitungskante 71 hin mitgerissen werden und dort ebenfalls zur Abspritzung gelangen. Kraftstoffeinspritzventile, welche über die erfindungsgemäß gestaltete Ringnut 73 verfügen, neigen weit weniger zum Tropfen als Kraftstoffeinspritzventile ohne die Ringnut 73. Die für diesen Effekt maßgebenden Ursachen sind noch weitgehend ungeklärt. Mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil wird eine sehr gute Kraftstoffaufbereitung erzielt. Die besten Ergebnisse werden bei einer Stärke des Plättchens 55 von 0,3 mm dann erreicht, wenn der Durchmesser der Aufbereitungsbohrung 70 2,2 mm beträgt und die Länge 5 mm. Der Durchmesser der Bohrungen 80 ist vom jeweiligen Anwendungsfall abhängig, er liegt im Bereich zwischen 0,15 und 0,35 mm.
INTERNATIONALE ZUSAMMENARBEIT AUF DEM GEBIET DES PATENTWESENS (PCT)
(51) Internationale Patentklassifikation 4 (11) Internationale Veröffentlichungsnummer: WO 87/ 07 F02M 51/08, 61/18
A3 (43) Internationales
Veröffentlichungsdatum : 3. Dezember 1987 (03.12
(21) Internationales Aktenzeichen : PCT/DE87/00243 (81) Bestimmungsstaaten: AT (europäisches Patent), BE (europäisches Patent), BR, CH (europäisches
(22) Internationales Anmeldedatum: 27. Mai 1987 (27.05.87) tent), DE (europäisches Patent), FR (europäisches tent), GB (europäisches Patent), IT (europäisches tent), JP, KR, LU (europäisches Patent), NL (e
(31) Prioritätsaktenzeichen: P 36 18 413.6 päisches Patent), SE (europäisches Patent), US. P 37 10 467.5
(32) Prioritätsdaten: 31. Mai 1986 (31.05.86) Veröffentlicht 30. März 1987 (30.03.87) Mit internationalem Recherchenbericht. Vor Ablauf der für Änderungen der Ansprüche zugel
(33) Prioritätsland: DE senen Frist. Veröffentlichung wird wiederholt falls derungen eintreffen.
(71) Anmelder (für alle Bestimmungsstaaten ausser US): RO(88) Veröflentlichungsdi um de* internationalen Rec
BERT BOSCH GMBH [DE/DE]; Postfach 50, D- 7000 Stuttgart 1 (DE). chenbericfats: 30. Dezember 1987 (30.12.
(72) Erfinder ;und
(75) Erfinder/Anmelder (nur für US) : HANS, Waldemar [DE/DE]; Adam-Krafft-Str. 7F, D-8600 Bamberg (DE). KIND, Wilhelm [DE/DE]; Ludwigshöhe 25, D- 8600 Bamberg (DE). KIRCHNER, Manfred [DE/ DE]; Windsbacherstr. 12, D-8500 Nürnberg (DE). WERNER, Siegfried [DE/DE]; Holzgartenstr. 9, D- 8600 Bamberg (DE).
(54) Title : FUEL INJECTION VALVE
(54) Bezeichnung: KRAFTSTOFFEINSPRITZVENTIL
(57) Abstract
Fuel injeetion valve which serves for injeeting fuel into the admission passage of a mixture-compressing, externally-ignited infernal combustion en- gine. The fuel injeetion valve is provided with a valve needle (27) which, by means of an armature linked therewith, is drawn against a core when a mag- netic coil is excited, the valve needle (27) rising, together with a sealing seating (47) formed thereon, from a valve seating surface (48) formed on a nozzle body (9). The sealing seating (47) is designed with a rounded profile (90), the contour of which follows the external envelope of an imaginary torus (94). The cross-section of the torus (94) can for example, be circular (93) or ellipti- cal (96). In view of the comparatively small radius of the rounded profile (90), which leads to a distinctly line-like contact between the valve needle (27) and the valve seating surface (48), the tendency of the valve needle (27) to "ad- here" hydraulically to the valve seating surface (48) is much smaller than in conventional fuel injeetion valves.
(57) Zusammenfassung
Kraftstoffeinspritzventil, welches zur Einspritzung von Kraftstoff in den Ansaugtrakt einer gemischverdichtend fremdgezündeten Brennkraftmaschine dient. Das Kraftstoffeinspritzventil verfügt über eine Ventilnadel (27), wel durch einen mit ihr verbundenen Anker bei Erregung einer Magnetspule gegen einen Kern gezogen wird, wobei die Ven nadel (27) mit einem an ihr ausgebildeten Dichtsitz (47) von einer an einem Düsenkörper (9) ausgebildeten Ventilsitzflä (48) abhebt. Der Dichtsitz (47) ist als Rundung (90) ausgebildet, deren Kontur der äußeren Mantelfläche eines gedach Torus (94) folgt. Der Torus (94) kann dabei beispielsweise den Querschnitt eines Kreises (93) oder den Querschnitt ei Ellipse (96) aufweisen. Durch den vergleichsweise geringen Radius der Rundung (90), welcher zu einer ausgeprägt lini förmigen Berührung zwischen Ventilnadel (27) und Ventilsitzfläche (48) führt, ist die Neigung der Ventilnadel (27) zum draulischen "Kleben" an der Ventilsitzfläche (48) weit geringer als bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventilen.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilgehause aus ferromagnetischem Material und einem von einer Magnetspule umgebeιen Kern sowie mit einem mit dem Kern zusammenwirkenden Anker, welcher mit einer Ventilnadel fest verbunden ist, die ihrerseits einen in Form einer Rundung ausgebildeten Dichtsitz aufweist, welcher im Zusammenwirken mit einer Ventilsitzfläche ein Öffnen bzw. Schließen des Kraftstoffeinspritzventils bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die den Dichtsitz (47) bildende Rundung (90) durch einen Teil der äußeren Mantelfläche eines gedachten Torus (94) gebildet wind.
2. Kraftstoffeinspritzventil mach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundung (90) auf ihrer einen Seite durch einen ersten, kreisförmig umlaufenden, tangential in sie übergehenden Abschnitt (43) und auf ihrer anderen Seite durch einen zweiten, kreisförmig umlaufenden, tangential in sie übergehenden Abschnitt (44) begrenzt wird.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Torus (94) die Form eines Kreises (93) aufweist (Figur 3, linker Halbschnitt).
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Torus (94) die Form einer Ellipse (96) aufweist (Figur 3, rechter Halbschnitt).
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der längere Halbmesser (a) der Ellipse (96) parallel zur Längsachse des Kraftstoffeinspritzventils verläuft.
6. Kraftstoffeinspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem Ventilgehäuse aus ferromagnetischem Material und einem von einer Magnetspule umgebenen Kern sowie mit einem mit dem Kern zusammenwirkenden Anker, welcher mit einer Ventilnadel fest verbunden ist, die im Zusammenwirken mit einer an einem Düsenkörper ausgebildeten Ventilsitzfläche ein Offnen bzw. Schließen des Kraftstoffeinspritzventiles steuert sowie mit einem mit Bohrungen versehenen Plättchen, welches zwischen dem Düsenkörper und einer Aufbereitungshulse angebracht ist, wobei die Aufbereitungshulse eine zentrale, in einer Kante auslaufende Aufbereitungsbohrung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel in einem Zapfen (45) ausläuft.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil der Zapfen (45) in unmittelbarer Nähe des Plättchens (55) endet.
8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (27) stromaufwärts des Zapfens (45) einen kegeligen Abschnitt (44) aufweist und der Übergang zwischen dem kegeligen Abschnitt (44) und dem Zapfen (45) gerundet ist.
9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzfläche (48) stromabwärts in eine den Zapfen (45) umgebende Düsenkörperöffnung (49) übergeht und der Übergang zwischen Ventilsitzfläche (48) und Düsenkörperöffnung (49) gerundet ist.
10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gedachten Mittelachsen (81) der Bohrungen (80) des Plättchens (55) die Mantelfläche der Aufbereitungsbohrung (70) an oder knapp stromaufwärts der Kante (71) der Aufbereitungsbohrung (70) schneiden.
11. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Plättchen (55) einen Rand (56) aufweist, welcher an einem konischen Bereich (52) des Düsenkörpers (9) anliegt.
12. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbereitungshulse (58) mit dem Düsenkörper (9) verschraubt ist und ein Teil der Aufbereitungshulse (58) gegen den Düsenkörper (9) verstemmt ist.
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