DE3738558A1 - Fuel injection device - Google Patents

Fuel injection device

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Abstract

A description is given of a fuel injection device for a multi-cylinder mixture-compressing (spark-ignition) internal combustion engine, which has a central fuel injection valve (1) with a valve element (5) axially displaceable between an open and a closed position relative to a fixed seat element (6) containing ejection openings (8) individually assigned to the cylinders of the internal combustion engine. In order to achieve as uniform as possible distribution of the fuel to the individual ejection openings in the open condition of the valve element and a good sealing action when the valve element is closed, one of the two components of the injection valve (1), namely the valve element (5) or the seat element (6), should have at least partially the shape of a sphere and the other component the shape of a circular cone interacting with the sphere to form a sealing seat. In this arrangement, the ejection openings (8) on the seat element (6) should start from a region (13) situated within the sealing seat between the seat element (6) and the valve element (5). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine mehrzylindrige, gemischverdichtende Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a fuel injection device for a Multi-cylinder, mixture-compressing internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Bei bekannten Einspritzeinrichtungen dieser Bauart soll dadurch, daß ein zen­ trales Einspritzventil vorgesehen ist, das den Kraftstoff für alle Zylinder der Brennkraftmaschine gemeinsam zumißt und in einzelne, den Zylindern jeweils zugeordnete und in die zugehörigen Saugrohre einmündende Einspritzleitungen gleichmäßig verteilt einspritzt, der sonst erforderliche Aufwand für den Ein­ satz mehrerer, jedem Zylinder einzeln zugeordneter Einspritzventile verringert werden. Beim Arbeiten mit solchen Einspritzventilen ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, in der Schließstellung eine gute Dichtung zwischen dem Ventil­ körper und dem die Einspritzöffnungen aufweisenden Sitzkörper sowie in der Öffnungsstellung eine möglichst exakte Aufteilung des Kraftstoffes auf die den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Abspritzöffnun­ gen zu erzielen.In known injection devices of this type is said that a zen trales injection valve is provided, which is the fuel for all cylinders the internal combustion engine metered together and in individual, the cylinders each assigned injection lines opening into the associated intake manifolds injects evenly distributed, the otherwise necessary effort for the one set of several injectors individually assigned to each cylinder will. When working with such injectors, however, this results Difficulty in the closed position with a good seal between the valve body and the seat body having the injection openings and in the Open position an exact distribution of the fuel on the spray openings assigned to the individual cylinders of the internal combustion engine to achieve.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Ein­ spritzeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Bauart zu schaffen, die mit möglichst geringem Aufwand die zuvor genannten Forderungen erfüllt. The underlying object of the invention is therefore a Injection device of the type mentioned in the preamble of the claim create the demands mentioned above with as little effort as possible Fulfills.  

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1. Durch die Anordnung einer solchen Kugel-Kreiskegel-Konfigoration ergibt sich die Möglichkeit, mit relativ einfachen Mitteln und unter Reduzie­ rung der Toleranzanforderungen eine weitgehend sich selbst zentrierende Ven­ tilausführung zu schaffen, die eine gute Dichtung im Schließzustand und eine günstige Kraftstoffverteilung im Öffnungszustand gewährleistet.The solution to this problem arises according to the characteristics of the patent Proverb 1. By arranging such a spherical-circular cone configuration the possibility arises with relatively simple means and under reduction a largely self-centering ven tilausführung to create a good seal in the closed state and a favorable fuel distribution guaranteed in the open state.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen gemäß den Unteransprüchen hervor.Expedient embodiments of the invention are based on the features according to the Sub-claims emerge.

In der Zeichnung sind anhand schematischer Prinzipdarstellungen zwei Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung gezeigt, die im folgenden näher erläutert wer­ den. Dabei zeigenIn the drawing, two designs are based on schematic principle representations tion examples of the invention shown, who explained in more detail below the. Show

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzven­ til gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungs­ form und Fig. 1 shows a longitudinal section through a fuel injection valve according to the invention in a first embodiment and

Fig. 2 in einem vergrößerten Maßstab einen Ausschnitt aus ei­ nem Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer zweiten Aus­ führungsform der Erfindung. Fig. 2 in an enlarged scale a section of egg nem fuel injector according to a second embodiment of the invention.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist mit 1 ein Kraftstoffeinspritzventil insge­ samt bezeichnet, das einen in einem Gehäuse 2 axial verschiebbar gehaltenen Ventilkörper 5 aufweist. Dieser Ventilkörper 5 ist hier als zylindrische Hül­ se ausgebildet, die auf einer relativ langen Betätigungsstange 4 gehalten ist, an deren dem Ventilkörper 5 abgewandten Ende ein hülsenförmiger, von einer elektromagnetischen Spule 3 entgegen einer Rückstellfeder 16 zur Axialverstel­ lung beaufschlagbarer Anker 17 befestigt ist. Mit 14 und 15 sind Führungslager zur Führung der Betätigungsstange 4 bzw. des Ventilkörpers 5 und des Ankers 17 angegeben.In Fig. 1 of the drawing, 1 indicates a fuel injector as a whole, which has a valve body 5 held axially displaceably in a housing 2 . This valve body 5 is formed here as a cylindrical sleeve, which is held on a relatively long actuating rod 4 , at the end facing away from the valve body 5, a sleeve-shaped, from an electromagnetic coil 3 against a return spring 16 for axially adjusting anchors 17 is attached. 14 and 15 guide bearings for guiding the actuating rod 4 or the valve body 5 and the armature 17 are indicated.

Der hier hülsenförmig ausgeführte Ventilkörper 5 weist an seiner Stirnfläche eine kreiskegelförmige Dichtfläche 10 auf, die zur dichtenden Anlage an einem hier mit einer kugelförmigen Außenkontur 9 versehenen Sitzkörper 6 kommt. Die­ ser in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Vollkugel ausgebildete Sitz­ körper 6 ist in einer Halteplatte 7 durch Einpressen, Schweißen, Löten oder dergleichen befestigt und weist Durchgangsbohrungen 8 auf, die als den ein­ zelnen Zylindern der Brennkraftmaschine zugeordnete Abspritzöffnungen die­ nen. Diese Durchgangsbohrungen sollten in der Nähe des Zentrums des kugel­ förmigen Sitzkörpers 6 verlaufen und von einem Raum 13 abgehen, der inner­ halb der Sitzfläche zwischen dem Ventilkörper 5 und dem Sitzköper 6 ausge­ bildet ist. Die Durchgangsbohrungen 8 sind auf die Eintrittsöffnungen von in dem Unterteil 18 des Einspritzventils 1 gehaltenen Einspritzleitungen 19 ausgerichtet, die zu den Kraftstoffeinspritzstellen an den den einzelnen Zy­ lindern der Brennkraftmaschine zugeordneten Saugrohren führen.The valve body 5 , which is of sleeve-shaped design here, has a circular conical sealing surface 10 on its end face, which comes to bear sealingly against a seat body 6 provided here with a spherical outer contour 9 . The water in the embodiment shown here as a solid ball body 6 is fixed in a holding plate 7 by pressing, welding, soldering or the like and has through holes 8 , which as the individual cylinders of the internal combustion engine assigned spray openings that NEN. These through holes should run near the center of the spherical seat body 6 and depart from a space 13 which is out half of the seat between the valve body 5 and the seat body 6 is formed. The through holes 8 are aligned with the inlet openings of injection lines 19 held in the lower part 18 of the injection valve 1 , which lead to the fuel injection points on the intake manifolds assigned to the individual cylinders of the internal combustion engine.

Um die Aufbereitung des eingespritzten Kraftstoffes zu verbessern, wird dem Kraftstoff vor dem Eintritt in die Einspritzleitungen 19 Stützluft in Misch­ räumen 20 zugemischt, die von einer hier nicht gezeigten Luftpumpe über einen Eintrittskanal 21 zugeführt wird.In order to improve the preparation of the injected fuel, the fuel is mixed with support air before mixing into the injection lines 19 in mixing rooms 20 , which is supplied by an air pump, not shown here, via an inlet channel 21 .

Der einzuspritzende Kraftstoff wird von einer hier nicht gezeigten Kraftstoff­ pumpe über eine Druckleitung 12 in einen Arbeitsraum 11 gepumpt, der beim An­ heben des Ventilkörpers 5 aus der in der Zeichnung gezeigten Schließposition mit dem Raum 13 und damit mit den Abspritzöffnungen 8 verbunden wird.The fuel to be injected is pumped from a fuel pump, not shown here, via a pressure line 12 into a working space 11 , which is connected to the space 13 and thus to the spray openings 8 when the valve body 5 is lifted from the closed position shown in the drawing.

Die Menge des abzuspritzenden Kraftstoffes wird durch die Öffnungszeit des Ventilkörpers 5 bestimmt, wozu die elektromagnetische Spule 3 von einem hier nicht gezeigten Steuergerät in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brenn­ kraftmaschine ansteuerbar ist.The amount of fuel to be sprayed is determined by the opening time of the valve body 5 , for which purpose the electromagnetic coil 3 can be controlled by a control unit (not shown here ) as a function of the operating state of the internal combustion engine.

Um eine gleichmäßige Aufteilung des zugemessenen Kraftstoffes auf die einzel­ nen Zylinder der Brennkraftmaschine vorzusehen, müssen die Abspritzöffnungen 8, das heißt also die an dem kugelförmigen Sitzkörper 6 vorgesehen Durchgangs­ öffnungen, möglichst gleichmäßig über den Umfang verteilt und mit definiert gleichen Querschnitten versehen sein. Gegebenenfalls können als Abspritzöff­ nungen auch in größeren Bohrungen eingepreßte Blenden mit definierten Quer­ schnitten vorgesehen sein, die den gewünschten Durchfluß exakt einstellen.In order to provide a uniform distribution of the metered fuel to the individual NEN cylinders of the internal combustion engine, the spray openings 8 , that is to say the passage openings provided on the spherical seat body 6 , must be distributed as evenly as possible over the circumference and provided with defined identical cross sections. If necessary, openings pressed into larger bores with defined cross sections can also be provided as spray openings, which precisely set the desired flow.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Sitzkörper 6, anders als in der hier gezeigten Ausführung, auch nur als Teilkugel ausgebildet sein kann, in dem nur die dem Ventilkörper 5 zugewandte Stirnseite eine kugelförmige Außenkontur aufweist. An der den Einspritzleitungen 9 zugehörenden Seite braucht dagegen diese Kugelkontur nicht vorhanden zu sein, so daß der Sitzkörper 6 auch als Halbkugel oder dergleichen ausgeführt sein kann.It should also be pointed out that, unlike in the embodiment shown here, the seat body 6 can also be formed only as a partial ball in which only the end face facing the valve body 5 has a spherical outer contour. On the other hand, this spherical contour need not be present on the side belonging to the injection lines 9 , so that the seat body 6 can also be designed as a hemisphere or the like.

In der Fig. 2 ist angedeutet, daß die Kugel-Kegel-Konfiguration auch in umge­ kehrter Anordnung vorgesehen sein kann. Dort ist der Ventilkörper 25 mit einer kugelförmigen Dichtfläche 30 versehen, während an dem hier im wesentlichen als Platte ausgebildeten Sitzkörper 26 eine kreiskegelförmige Ausnehmung 29 als Sitzfläche angebracht ist. In dem plattenförmigen Sitzkörper 26 sind unter ei­ nem Winkel zueinander verlaufende Bohrungen 28 als Abspritzöffnungen zu den einzelnen, dort nicht gezeigten Einspritzleitungen vorgesehen, die von einem innerhalb des Dichtsitzes zwischen dem Ventilkörper 25 und dem Sitzkörper 26 verbleibenden Raum 33 ausgehen. Beim Anheben der mit dem kugelförmigen Dicht­ körper 25 versehenen Betätigungsstange 24 wird dieser Raum 33 und damit auch die Abspritzöffnungen 28 mit dem den Ventilkörper 25 umgebenden, mit unter Druck stehendem Kraftstoff gefüllten Druckraum 31 verbunden, so daß die Kraft­ stoffabspritzung durch die Abspritzöffnungen 28 beginnen kann.In Fig. 2 it is indicated that the ball-cone configuration can also be provided in the reverse arrangement. There, the valve body 25 is provided with a spherical sealing surface 30 , while a circular cone-shaped recess 29 is provided as a seating surface on the seat body 26, which is essentially designed as a plate. In the plate-shaped seat body 26 at an angle to each other bores 28 are provided as spray openings to the individual injection lines, not shown there, which proceed from a space 33 remaining within the sealing seat between the valve body 25 and the seat body 26 . When the actuating rod 24 provided with the spherical sealing body 25 is lifted, this space 33 and thus also the spray openings 28 are connected to the pressure chamber 31 surrounding the valve body 25 , filled with pressurized fuel, so that the fuel injection through the spray openings 28 can begin .

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Bauweise, bei der entweder der Ventilkörper oder der Sitzkörper eine kugelförmige Außenkontur annimmt, wäh­ rend der jeweils andere Körper eine mit der Kugel zur Bildung eines Dichtsitzes zusammenwirkende kreiskegelförmige Kontur aufweist, ergibt sich vor allem dar­ in, daß bei einer solchen Kugel-Kegel-Dichtung eine Selbstzentrierung der bei­ den Bauteile zur Erreichung einer guten Dichtwirkung möglich ist und demzufol­ ge keine besonders hohen Anforderung an die Führung der den Ventilkörper hal­ tenden und betätigenden Bauteile gestellt werden müssen.The main advantage of the design according to the invention, in which either the Valve body or the seat body assumes a spherical outer contour, while rend the other body one with the ball to form a sealing seat has interacting circular cone-shaped contour, results above all in that with such a ball-cone seal, a self-centering at the components to achieve a good sealing effect is possible and accordingly no particularly high demands on the leadership of the valve body hal tendency and actuating components must be provided.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine mehrzylindrige, gemischverdichtende Brennkraftmaschine mit einem zentralen Kraftstoffeinspritzventil, das einen gegenüber einem feststehenden Sitzkörper, der den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine getrennt zugeordnete Abspritzöffnungen enthält, zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung axial verstellbaren Ventilkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden aus dem Ventilkörper (5; 25) und dem Sitzkörper (6; 26) bestehenden Bauteile des Einspritzven­ tils (1) zumindest teilweise die Kontur einer Kugel und das andere Bauteil die Innenkontur eines mit der Kugel zur Bildung eines Dichtsitzes zusammen­ wirkenden Kreiskegels aufweist.1. Fuel injection device for a multi-cylinder, mixture-compressing internal combustion engine with a central fuel injection valve, which has an axially adjustable valve body between an open and a closed position compared to a fixed seat body, which contains the individual cylinders of the internal combustion engine separately assigned spray openings, characterized in that one of the two of the valve body ( 5 ; 25 ) and the seat body ( 6 ; 26 ) existing components of the injection valve ( 1 ) at least partially have the contour of a ball and the other component has the inner contour of a circular cone acting together with the ball to form a sealing seat. 2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abspritzöffnungen (8; 28) an dem Sitzkörper (6; 26) von einem innerhalb des Dichtsitzes zwischen dem Sitzkörper (6; 26) und dem Ventilkörper (5; 25) liegenden Bereich (13; 33) ausgehen.2. Fuel injection device according to claim 1, characterized in that the spray openings ( 8 ; 28 ) on the seat body ( 6 ; 26 ) from a region within the sealing seat between the seat body ( 6 ; 26 ) and the valve body ( 5 ; 25 ) 13 ; 33 ). 3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sitzkörper (6) zumindest an der dem Ventilkörper (5) zugewand­ ten Seite als in einer Halteplatte (7) gehaltene Kugel mit darin angeord­ neten Durchgangsbohrungen für die Abspritzöffnungen (8) ausgebildet ist und der Ventilkörper (5) eine auf der Kugel zur dichtenden Anlage kommende kreiskegelförmig ausgebildete Dichtfläche (10) aufweist.3. Fuel injection device according to claim 1 or 2, characterized in that the seat body ( 6 ) at least on the valve body ( 5 ) facing th side in a holding plate ( 7 ) held ball with therein through holes for the spray openings ( 8 ) is formed and the valve body ( 5 ) has a circular conical sealing surface ( 10 ) which comes to bear on the ball for sealing contact. 4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Ventilkörper (25) als Kugel ausgebildet ist, die in einem mit einer kreiskegelförmigen Sitzfläche (29) versehenen Sitzkörper (26) zur dichtenden Anlage kommt.4. Fuel injection device according to claim 1 or 2, characterized in that the valve body ( 25 ) is designed as a ball which comes in a seat body ( 26 ) provided with a circular conical seat surface ( 29 ) for sealing contact.
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