DE2935850A1

DE2935850A1 - Treibstoff-einspritzventil

Info

Publication number: DE2935850A1
Application number: DE19792935850
Authority: DE
Inventors: William B Claxton; Joseph C Cromas
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1978-09-08
Filing date: 1979-09-05
Publication date: 1980-03-20
Also published as: JPS5537598A; CA1124146A; IT7925437A0; GB2029508A; GB2029508B; FR2435607A1; JPS6363746B2; FR2435607B1; IT1122944B

Description

Die Erfindung betrifft ein Treibstoff-Einspritzventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Treibstoffinjektoren, die mit elektromagnetischen Solenoiden arbeiten, werden allgemein in elektronischen "Mehrpunkt"-Treibstoffeinspritzsystemen von Automobilen verwendet. Derartige Injektoren sind an jedem Motorzylinder angeordnet und sprühen eine vernebelte Treibstoffcharge in den Einsaugstutzen nahe am zugeordneten Einlaßventil. Wenn das Einlaßventil öffnet, werden der vernebelte Treibstoff und Luft aus dem Ansaugstutzen in den Zylinder eingesaugt und verbrannt. Dadurch, daß die Dauer der Funktionszeiten der Injektoren mit einem impulsbreiten-modulierten Steuersignal aus einem elektronischen Impulsbreitenrechner geregelt werden, wurde die Genauigkeit der Treibstoffzufuhr bei Verbrennungsmotoren erheblich verbessert. Der Treibstoff wird unter Berücksichtigung vieler verschiedener Betriebsparameter des Motors, einschließlich des Luftdruckes im Ansaugstutzen, der Drehgeschwindigkeit, der Temperatur und weiteren, genau abgemessen. Bei dieser Genauigkeit ist die Möglichkeit, Treibstoffersparnisse zu erzielen, die Emissionen zu regeln bzw. die Fahrfähigkeit zu erhöhen, derart, daß herkömmliche Vergaser vermutlich in der Zukunft durch derartige Einspritzsysteme als Hauptsteuergerät für den Treibstoff ersetzt werden.

Eine weitere jüngere Entwicklung bei der Beherrschung des Treibstoffes, welche zum Ersatz des herkömmlichen Vergasers führen kann, ist das "Einpunkt"-Einspritzsystem. Dieses hängt genau wie sein Gegenstück, das "Mehrpunkt"-Einspritzsystem von der Genauigkeit ab, mit der ein elektromagnetischer Solenoid-Injektor gesteuert

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ORIGINAL INSPECTED

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"Einpunkt"-Systeme besitzen üblicherweise einen Injektor, der Treibstoff mehreren Motorzylindern an einem einzigen Einspritzpunkt zuführt. Sie stehen somit im Gegensatz zu den "Mehrpunkf-Systemen, b.i denen eine 1:1-Korrespondenz vorliegt. Diese Injektionspunkte können variabel innerhalb des Ansaugstutzens oder der Drosselbohrungen eines Luftfluß-Regelgerätes, welche zum Einsaugstutzen führen, angebracht werden. Wenn die Injektoren in den Drosselbohrungen angeordnet werden, können sie über oder unter den Drosselblättern vorgesehen werden, wie dies bei der jeweiligen Injektorbauweise zur vorteilhaftesten Konfiguration führt. Dadurch, daß ein Injektor anstelle mehrerer Injektoren verwerden, sind beim "Einpunkt"-Einspritzsystem die Kompliziertheit und die Kosten gegenüber vielen "Mehrpunkf'-Konzeptionen geringer; gleichwohl besitzt dieses System die meisten Bedienungsvorteile des Einspritzsystemes, vergleicht man dies mit herkömmlichen Vergasern.

Bei derartigen "Einpunkt"-Systemen sollte die Einspritzung mindestens einmal pro Motorereignis (Umdrehung) oder sogar so schnell, wie jede Einlaßventilöffnung stattfindet, erfolgen. Da ein Injektor mehrere Injektoren ersetzt, manchmal sogar vier bei einem Achtzylindermotor mit einem in zwei Ebenen liegenden Rohrverteiler, muß der "Einpunkf'-Injektor eine höhere Treibstoff-Strömungsgeschwindigkeit als ein entsprechender "Mehrpunkt"-Injektor aufweisen. Bei Verwendung in Motoren mit größerem Hubraum ist, unabhängig davon, ob es sich um ein "Mehrpunkt"- oder "Einpunkt"-System handelt, ein elektromagnetischer Solenoid-Injektor mit höherer Strömungsgeschwindigkeit wünschenswert.

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Aufgrund der bevorzugten Einpunkt-Einspritzzeit muß diese höhere Strömungsgeschwindigkeit erzielt werden, ohne daß der Injektor an Geschwindigkeit einbüßt. Wenn möglich, sollte sogar eine Steuerung so erfolgen können, daß auch die Injektorgeschwindigkeit anwächst. Wenn die höhere Strömungsgeschwindigkeit auf Kosten der Betriebsgeschwindigkeit geht, ist ein Injektor nicht genauso günstig, wie wenn beide Ziele erreicht werden. Jfe langsamer die Injektor-Betriebszeit, desto weniger Treibstoff kann der Injektor insgesamt im hohen Drehzahlbereich des Motors abgeben.

Gegenwärtig kann eine höhere Strömungsgeschwindigkeit bei Einspritzventilen dadurch erhalten werden, daß der Querschnitt der Abmeßöffnung vergrößert wird, daß der Eingangsdruck vergrößert wird, oder daß beide Maßnahmen verwendet werden. Eine Erhöhung im Eingangsdruck des Treibstoffes bei einem Einpunkt-System würde jedoch zusätzliche Kosten für eine bei höherem Druck arbeitende Kombination aus Treibstoffpumpe und Druckregeier bedeuten. Diese Lösung eignet sich somit angesichts der Grundprämisse von Einpunkt-Systemen, der Verringerung der Kompliziertheit nicht.

Die Vergrößerung des Querschnittes der Abmeßöffnung, mit der ein herkömmlicher "Mehrpunkt"-Injektor zu einem "Einpunkf'-Injektor aufgewertet wird, führt zu anderen Problemen. Zunächst wird die Öffnungszeit und somit die Funktionsfähigkeit des Injektors nachteilig beeinflußt, da die Masse des Nadelventils anwächst. Die Masse des Nadelventils wächst proportional zu der Volumenzunahme des Materials und nicht linear mit der Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit. Außerdem sind die Strömungswege herkömmlicher "Mehrpunkt"-Ventile in ungünstiger Weise für den Einsatz in "Ein-

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punkt"-Systemen gedrosselt und besitzen keinen ausreichenden Strömungsquerschnitt, mit dem die vergrößerte Strömungsgeschwindigkeit zu einer größeren Abmeßöffnung bewältigt werden könnte.

Derartige "Mehrpunkt"-Ventile sind in den US-PS'en 4 007 800 und 3 967 597 beschrieben. Hier wird ein Nadelventil in einem elektromagnetischen Injektor verwendet, welches an vier Seiten des Schaftes flache Ausschneidungen besitzt. Diese Konfiguration drosselt in ungünstiger Weise die Strömung durch das Einspritzventil und vergrößert die Nadelmasse, wenn sie bei einem Injektor mit hoher Strömungsgeschwindigkeit verwendet wird.

In der US-PS 3 069 099 ist eine Treibstoff-Einspritzdüse mit einer dreiseitigen Federhalteplatte gezeigt. Bei dieser Konfiguration ist zwar die Treibstoffströmung in der dargestellten, druckbetriebenen Einspritzdüse nicht gedrosselt; gleichwohl ist diese Anordnung für genaue elektromagnetische Solenoid-Einspritzventile nicht geeignet, wo eine genaue Abmessung und ein zuverlässiges Schließen notwendig sind.

Ein weiteres Problem, das bei der Aufwertung herkömmlicher "Mehrpunkf'-Injektoren zu "Einpunkf'-Injektor auftritt, besteht darin, daß viele Injektoren keine stabile Strömung bei verschiedenen Drücken und Zeiten erzeugen. Beispielsweise unterscheidet sich bei einem bestimmten Druck die statische Strömungsgeschwindigkeit zeitweilig; das Auftreten der Instabilität läßt sich nicht vorhersagen. Dieser Fehler verschlechtert sich bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten und höhere Drücken und ist im Bereich der "Einpunkt"-Strömungsgeschwindigkeiten und Drücke nicht mehr hinnehmbar. Ver-

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änderungen zwischen 5 und 7 % wurden bei demselben Injektor, der bei einem bestimmten Druck betrieben wurde, festgestellt. Die Unvorhersehbarkeit der Strömungsgeschwindigkeit aus dem Injektor widerspricht der Genauigkeit, die mit den elektronischen Einspritzsystemen bei der Abmessung von Treibstoff erzielt werden können.

Das geschilderte Problem mit der unstabilen Strömung scheint in der Zwischenfläche zwischen Ventilsitz und Abmeßöffnung begründet zu sein, wo die zylindrische Abmeßöffnung durch den Konus des Ventilsitzes tritt. Man glaubt, daß der Treibstoff sich beim Durchtritt durch die Zwischenfläche zwischen Schließfläche und Ventilsitz beschleunigt und dann in nicht vorhersehbaren Intervallen ungleichmäßig in die Austrittsöffnung fließt. Wenn eine Abtrennung an der Austrittsöffnung erfolgt, wird der Treibstoff durcii die Fläche zwischen der Außenwand der öffnung und einem Düsenzapfen der Ventilspitze nicht mehr genau abgemessen. Dieser Effekt ähnelt dem "vena contracta"-Phänomen, das man in der Hydraulik findet, wenn ein Druckmittel um eine scharfe Kante herumfließt und eine extreme Impulsveränderung erfährt und sich daher von der Oberfläche einer öffnung ablöst.

Bei Einspritzventilen mit höhere Strömungsgeschwindigkeit ist der Winkel, unter dem die Ventilsitzfläche die zylindrische Abmeßöffnung schneidet, verhältnismäßig groß, da ein flacher Konuswinkel des Ventilsitzes notwendig ist, um die hohen Strömungsgeschwindigkeiten bei einem möglichst kleinen Hub des Nadelventils zu erzeugen. Dieser Schnittwinkel sollte nach Möglichkeit reduziert werden, ohne daß die mit minimalem Abhub arbeitende, konische Ventilsitzfläche modifiziert wird. Eine Abwandlung der Zwischenfläche zwi-

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sehen Ventilsitz und Ventilspitze eines Injektors ist in Fig. 4 der US-PS 3 241 768 beschrieben, dient jedoch dem Zweck, eine konstante Strömungsfläche auszubilden.

Ein weiteres Problem, welches bei bekannten Einspritzventilen mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten auftritt, liegt in einem Resttreibstoff tropfen, der an dem Injektor oder an der Injektorspitzenfläche zurückbleibt. Dieser beeinflußt die Genauigkeit der Treibstoffeinspritzung bei darauffolgenden öffnungen. Wenn ein Resttreibstoff am Injektor zurückbleibt, führt dies auch zu Verunreinigungen, wenn er verdampft; er kann die Abmeßöffnung verstopfen.

Eine Formung des Sprühmusters wurde bei "Mehrpunkf'-Treibstoffinjektoren und auch bei "Einpunkf'-Injektoren versucht. Die Form des Musters ist bei "Einpunkt"-Anwendungen wichtig, da ein Injektor den Treibstoff zu einer bestimmten Zeit in den Luftstrom einbringt und die folgende Charge an eine bestimmte Vielzahl von Zylindern abgegeben werden soll. Wenn die Genauigkeit im Verhältnis zwischen Luft und Treibstoff aufrechterhalten und die Verteilungsfehler von Zylinder zu Zylinder minimalisiert werden sollen, muß das Flußmuster richtig gebildet und bei jedem Einspritzvorgang reproduzierbar sein. Hierdurch wird die Wandbenetzung und eine erwünschte Kondensation des Treibstoffes auf der Drossel und auf anderen Flächen minimalisiert·

Ein Sprühmuster, das bei der "Einpunkt"-Einspritzung zunehmend beliebt wird, ist das Muster eines hohlen Konus. Hier wird der Treibstoff auf ein Volumen zwischen zwei Konen unterschiedlicher Größe begrenzt, deren Scheitel bei der Injektorspitze liegt. Dieses Mu-

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ster sollte bei derselben Injektorbauweise über einen weiten Bereich von Betriebsdrücken und Strömungsgeschwindigkeiten hinweg reproduzierbar sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Treibstoff-Einspritzventil der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß es die oben geschilderten, erwünschten Vorteile aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den ünteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Abmeßkombination von Injektorgehäuse und Nadelventil, welches in der Schließstellung dargestellt ist;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kombination von Injektorgehäuse und Nadelventil, die in Fig. 1 gezeigt ist, in der Offenstellung;

Fig. 3 eine vergrößerte Teilseitenansicht im Querschnitt der konturierten Zwischenfläche zwischen Ventilsitz und Nadelventil bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Abmeßkombination ;

Fig. 4 eine Graphik, in welcher die Strömungszone als Funktion verschiedener Punkte entlang der Zwischenfläche zwischen Ventilsitz und Nadelventil, die in Fig. 3 dargestellt ist, gezeigt ist.

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In Fig. 1 ist der Abmeßabschnitt eines Einspritzventils, der eine für den Einsatz in "Einpunkt"-System geeignete Treibstoffströmungsgeschwindigkeit besitzt, in der Schließstellung gezeigt. Er umfaßt ein Ventilgehäuse 100 und ein Nadelventil 107, welches in einem Injektorgehäuse 104 des Ventils montiert ist. Die Konstruktion des Injektorventiles,soweit sie nicht den Abmeßabschnitt betrifft, ist nicht gezeigt; sie ist herkömmlich und für die Erörterung der Erfindung unerheblich. Diese weggelassenen Teile enthalten beispielsweise ein Solenoid, welches an der Armatur mit dem Nadelventil 107 verbunden ist. Dies ist beispielsweise in der oben genannten US-PS 4 007 800 dargestellt.

Das Ventilgehäuse 100 ist von einer Montagekammer 102 des _fInjektorgehäuses 104 aufgenommen und erh&lt durch eine C-förmige Abstands-

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scheibe 106 einen genauen Abstand«»Deren Abmessungen werden genau eingestellt, indem beide Stirnfläche bearbeitet werden. Das Ventilgehäuse 100 wird in der Montagekammer 102 festgehalten, indem der Rand 114 des Injektorgehäuses 104 über eine Außenschulter des Ventilgehäuses gebördelt wird. Ein geeigneter O-Ring 112 dichtet die Zwischenfläche von Montagekammer 102 und Ventilgehäuse 1OO ab.

Das Ventilgehäuse 100 ist mit einer im wesentlichen mittig verlaufenden Gehäusebohrung 116 versehen. Das Nadelventil 107 umfaßt einen Schaftabschnitt 108, der durch die C-förmige Abstandsscheibe 106 hindurchpaßt und sich dann in einen radial nach außen laufenden Abstandskragen 110 erweitert. Der Abstandskragen 110 grenzt an einen im wesentlichen im Querschnitt dreieckigen Mittelabschnitt an, der drei gleichseitige Lagerflächen 118 besitzt. Diese sind über die Ventilgehäusebohrung 116 gleichmäßig verteilt und zentrieren das

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Nadelventil 107 innerhalb der Bohrung.

Der Mittelabschnitt führt zu einer Ventilspitze 122. Diese besitzt eine Schließfläche 124, welche einer kegelstumpfförmigen Ventilsitzfläche 126 angepaßt ist, und verschmälert sich dann zu einem länglichen Düsenzapfen 128. Der Düsenzapfen 128 erstreckt sich durch eine zylindrische Abmeßöffnung 132 und endet in einer Ablenkkappe 130. Die Lagerflächen 118 gleiten in der Bohrung 116 und sind über zurückgenommene Flächen 120 miteinander verbunden, die zwischen sich und der Ventilgehäusebohrung 116 Strömungsmittelkanäle bilden.

Unter Druck stehender Treibstoff fließt in die Treibstoffkanäle zwischen dem Nadelventil und der Gehäusebohrung 116 aus einer Druckquelle (nicht gezeigt), welche Treibstoff durch die öffnung in der Abstandsscheibe 106 einspeist. Der Austritt des Treibstoffes aus einem ringförmigen Kanal, der zwischen der zylindrischen öffnung 132 und dem Düsenzapfen 128 gebildet wird, wird mittels einer Schließkraft 105 verhindert, welche die Nadelventilspitze dicht gegen die Ventilsitzfläche 126 andrückt.

In Fig. 2 wird aus dem Ventil Treibstoff abgemessen, indem eine Öffnungskraft 134 angelegt wird. Diese hebt das Nadelventil 1O7 von der Sitzfläche weg und läßt Treibstoff durch die Zwischenfläche 126 zwischen Schließfläche 124 und Ventilsitzfläche und danach durch die öffnung 132 durchtreten. Das Nadelventil 107 wird so weit angehoben, bis der Abstandskragen 110 an der Scheibe 106 anstößt. Die Öffnungskraft 134 und die Schließkraft 105 können auf verschiedene Weise, beispielsweise durch ein Solenoid, durch Druck

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oder mechanisch, erhalten werden.

Wenn das Ventil offen ist, wird Treibstoff durch den Ringkanal zwischen Düsenzapfen 128 und zylindrischer Abmeßöffnung 132 abgemessen. Die Strömungsfläche des Kanals wird genau gesteuert, so daß eine gewünschte Menge pro Zeiteinheit beim Betriebsdruck des Ventils eingespritz wird. Die Treibstoffströmung wird zu einem Hohlkonus-Muster durch die Ablenkkappe 130 geformt. Das Muster besitzt einen äußeren Konuswinkel A und einen inneren Konuswinkel B. Zwischen diesen befindet sich praktisch die gesamte TreibstoffStrömung.

Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch die Zwischenfläche zwischen Ventilspitze 122 und Ventilsitz 126. Aus der Figur ist zu erkennen, daß die Schnittstelle zwischen Ventilsitzfläche und Abmeßöffnung, an der zuvor eine scharfe Kante mit einem relativ großen Winkel lag (durch die gestrichelte Linie 140 angedeutet) nun zu einer Übergangsfläche 144 geformt wurde, welche zwischen der konischen Fläche des Ventilsitzes und der zylindrischen Öffnung ihre Richtung glatt verändert. Die Übergangsfläche 144 ist als Kurve gezeigt, welche an der Austrittsöffnung beginnt und bis zu einer Stelle reicht, an der sie tangential zur Ventilsitzfläche 126 ist.

Dies ist die bevorzugte Form; ihr Querschnitt kann ein Kreisbogen oder eine Kurve höherer Ordnung sein. Jede Übergangsfläche, welche die Treibstoffrichtung allmählich genug verändert, ohne daß also eine Trennung oder Kavitation der Treibstoffströmung erfolgt, ist für die Zwischenfläche geeignet. Die einfachste Form der Übergangsfläche ist eine Kegelstumpffläche, die an der Ventilsitzfläche be-

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ginnt und zur zylindrischen Abmeßöffnung führt. Die konische Übergangsfläche besitzt dann eine größere Neigung als die Ventilsitzfläche, jedoch eine geringere als der senkrechte Winkel der Abmeßöf fnung.

Zur Ergänzung der Übergangsfläche ist auch die Ventilspitze 122 zwischen der Schließfläche und dem Düsenzapfen gegenüber der früheren Form, die durch die gestrichelte Linie 142 dargestellt ist, zu der Flächenkonfiguration abgewandelt, die mit 146 dargestellt ist. Nimmt man den Strömungsquerschnitt bei unterschiedlichen Positionen zwischen der Ventilspitze und der Ventilsitzzwischenfläche, so sieht man aus Fig. 4, daß diese vom Punkt A bis zum Punkt B aufgrund der Drosselung der Schließfläche und des Ventilsitzes abnimmt. Vom Punkt B bis zum Punkt D wächst sie langsam an; an den Punkten D-F wird ein Plateau erreicht. Vom Punkt F bis zum Strömungsquerschnitt des Ringkanals I, nimmt der Strömungsquerschnitt allmählich und gleichmäßig ab.

Die Strömungsfläche zwischen den Punkten B und F läßt den Treibstoff den Druck zurückgewinnen, der durch die gedrosselte Fläche zwischen A und B verlorenging, und verlangsamt die Geschwindigkeit. Vom Punkt F an verhindert der glatte Eintritt des Treibstoffes entlang der Übergangsfläche in die Austrittsöffnung 132, daß das Strömungsmittel unter den Dampfdruck abfällt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit stabil ist und eine Kavitation und eine Ablösung verhindert werden.

Die Kontur der Ventilspitze 122 und die Kontur der Übergangsfläche 144 tragen beide dazu bei, ein Abmeßventil zu schaffen, das eine

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stabile Strömungsgeschwindigkeit besitzt. Jede Maßnahme kann jedoch auch einzeln dazu verwendet werden, bei Einspritzventilen eine Stabilität herbeizuführen. Vorzugsweise werden jedoch diese Merkmale gemeinsam benutzt, wodurch ihre einzelnen Beiträge verbunden werden.

Die Ausbildung des Sprühmusters als hohler Konus geschieht durch die Ablenkkappe 130, die am Ende des Düsenzapfens als Konus mit flachem Ablenkrand 138 und als kleine Rundung 150, die zum Schaft des Düsenzapfens 128 führt, ausgebildet ist. Die Sprühachse C-C gibt die Richtung des Strömungsmittelimpulses an, wenn der Treibstoff aus der öffnung 132 austritt. Nimmt man für den Injektor einen konstanten Druck an, so wird das Sprühmuster des hohlen Konus durch Kontrolle von drei Variablen erzeugt. Dabei handelt es sich um: den ringförmigen Strömungsquerschnitt des Treibstoffkanals zwischen der Abmeßöffnung und dem Düsenzapfen; die Entfernung zwischen dem Ende des Injektorgehäuses und der flachen Ablenkfläche 148, die mit d.. bezeichnet ist; die Differenz zwischen dem Durchmesser der öffnung und dem Durchmesser der Basis der Ablenkkappe, die mit d_bezeichnet ist.

Allgemein gesprochen gilt: je kleiner die Entfernung d., desto breiter ist das Sprühmuster, wenn der Injektor offen ist. In ähnlicher Weise gilt, daß der Sprühmusterwinkel um so größer ist, um so kleiner die Entfernung d~ ist. Eine Einschränkung besteht darin, daß die Entfernung d.. größer als diejenige sein muß, die zur Verhinderung einer Drosselung der Abmeßöffnung notwendig ist. Die Ablenkkappe 130 dient nämlich bei dem beschriebenen Ventil dem Zweck, die Formfunktion von der Abmeßfunktion zu trennen.

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Wenn die Treibstoffströmung austritt und auf die Ablenkfläche 148 auftrifft, verändert sie die Richtung des Strömungsmittels, welches durch die Ablenkentfernung d_ fließt, wodurch der Sprühkonus mit den zwei Konuswinkeln gebildet wird. Das Strömungsmittel, welches im wesentlichen senkrecht zur Sprühachse C-C von der Ablenkfläche 138 abgelenkt wird, verursacht eine Bewegung von der Sprühachse in horizontaler Richtung weg, die mit der Strömungsmenge und der Menge der abgelenkten Strömung verknüpft ist. Je größer die Menge der abgelenkten Strömung verglichen mit der gesamten Strömung ist, desto kleiner Bind die Winkel des Hohlkonusmusters.

Beispielsweise kann ein ßprühmuster mit einem inneren Konuswinkel B von 60° und einem äußeren Konuswinkel von 30° dadurch gebildet werden, daß ein Injektor mit einer Abmeßöffnung von 0,84 mm Durchmesser und einem Düsenzapfendurchmesser von 0,56 mm verwendet wird. Die Entfernung d₁ liegt bei diesem Injektor ungefähr bei 0,41 mm; die Entfernung d_ beträgt 0,25 mm. Der Außendurchmesser der Basis der Ablenkkappe ist 0,81 mm. Ein derartiger Injektor arbeitet bei

einem Druck von ungefähr 0,8 kg/cm und einer "Einpunkt"-Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 20 kg/h.

Ein Injektor, der bei einem niedrigeren Druck von ungefähr 1 kg/cm und derselben Geschwindigkeit mit einem inneren Konuswinkel B von 30 und einem äußeren Konuswinkel A von 10° arbeitet, läßt sich dadurch erhalten, daß die Abmeßöffnung 1,12 mm und der Außendurchmesser des Düsenzapfens 0,64 mm beträgt. Dieses Ventil besitzt eine Entfernung d₁ von 0,61 mm. Zu diesem Sprühwinkel wird eine Differenz von 0,05 mm bzw. eine Entfernung d„ zwischen dem Außendurchmesser der Basis der Ablenkkappe und der Abmeßöffnung benötigt, d.h.,

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der Durchmesser der Basis der Ablenkkappe beträgt 1,07mm.

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Claims

The Bendix Corporation '

Executive Offices, Bendix Center, 31. August 1979

Southfield, Michigan, USA. Akte M-5015

Treibstoff-Einspritzventil

Patentansprüche

/ Treibstoff-Einspritzventil mit einem Abmeßabschnitt für hohe Strömungsgeschwindigkeiten, welches umfaßt: ein Ventilgehäuse, welches einen Treibstoffflußkanal aufweist, der Treibstoff von einer Druckquelle zu einer kegelstumpfförmigen Ventilsitzfläche leitet, die eine zylindrische Abmeßöffnung schneidet; ein Nadelventil, welches in dem Ventilkanal hin- und herbewegt werden kann und eine Ventilspitze enthält, die eine Schließfläche aufweist und das Einspritzventil schließt, wenn sie in Berührung mit der Ventilsitzfläche gebracht wird, wobei die Ventilspitze eine Zwischenfläche mit dem Ventilsitz stromab von der Schließfläche bildet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übergangsfläche (144) die Ventilsitzfläche (126) mit der Abmeßöffnung (132) verbindet, welche die Richtung des Strömungsmittelflusses durch die Zwischenfläche des Ventiles allmählich derart verändert, daß keine Abtrennung von der Übergangsfläche (144) erfolgt.

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2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsfläche (144) als Kegelstumpffläche mit einem größeren konischen Neigungswinkel als der Ventilsitz (126) ausgebildet ist.
3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsfläche (144) als gekrümmte Fläche ausgebildet ist, welche die Ventilsitzfläche (126) mit der Abmeßöffnung (132) verbindet.
4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung ein Kreisbogen ist, der zwischen dem Einlaßende der Abmeßöffnung (132) bis zu einer Stelle verläuft, an welcher er tangential zur konischen Ventilsitzfläche (126) ist.
5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ventilspitze (122) zu einem Düsenzapfen (128) verjüngt, der sich durch die Abmeßöffnung (132) erstreckt, wobei die Ventilspitze (122) zwischen der Schließfläche (124) und dem Düsenzapfen (128) eine derartige Kontur besitzt, daß die Strömungsfläche der Ventilspitze (122) und der Ventilsitzzwischenfläche sich auf einen Plateau-Wert vergrößert und danach glatt bis zu der Stelle abnimmt, an welcher der Treibstoff aus der Abmeßöffnung (132) austritt.
6. Einspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspitze (122) in einer Ablenkkappe (130) endet, die eine Ablenkfläche aufweist, welche in einem im wesentlichen senkrecht zu,r Einspritz-Sprühachse verlaufenden Rand endet.

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7. Einspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkfläche in steuerbarer Weise ein hohlkonisches Sprühmuster erzeugt mit einem inneren Konuswinkel und einem äußeren Konuswinkel, in_dem die Entfernung der Ablenkfläche gegenüber dem Ende der Austrittsöffnung (132) variiert wird.
8. Einspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Konuswinkel und der äußere Konuswinkel in regelbarer Weise gebildet werden, indem die Entfernung zwischen dem Durchmesser der Basis der Ablenkfläche und dem Durchmesser der Abmeßöffnung (132) variiert wird.
9. Einspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und der äußere Konuswinkel dadurch in steuerbarer Weise gebildet werden, daß die Strömungsfläche des ringförmigen Treibstoff kanals zwischen dem Düsenzapfen (128) und der Abmeßöffnung (132) variiert wird.

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