EP0218061A1 - Einspritzventil - Google Patents

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EP0218061A1
EP0218061A1 EP86111482A EP86111482A EP0218061A1 EP 0218061 A1 EP0218061 A1 EP 0218061A1 EP 86111482 A EP86111482 A EP 86111482A EP 86111482 A EP86111482 A EP 86111482A EP 0218061 A1 EP0218061 A1 EP 0218061A1
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EP
European Patent Office
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valve
section
fuel
metering
guide
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Withdrawn
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EP86111482A
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English (en)
French (fr)
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Waldemar Hans
Mathias Linssen
Rudolf Dr.-Ing. Sauer
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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • 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
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/162—Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging orifices

Definitions

  • the invention is based on an injection valve according to the preamble of the main claim.
  • An injection valve is already known in which swirl grooves are located above the valve seat in order to improve the sprayed fuel jet and serve to swirl the fuel before the valve seat flows through it.
  • the metering of the amount of fuel sprayed per time cycle is determined by the size of the flow cross section of the spray opening downstream of the valve seat when the valve is open.
  • the deposits which are inevitable in practice, can lead to cross-sectional reductions there and thus to reduced flow rates during prolonged operation.
  • Such a phenomenon is known and feared under the name "emaciation”. It also occurs in other designs of the metering zone, as long as it is located downstream of the valve seat and is therefore exposed to the intake manifold atmosphere.
  • the injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the formation of deposits in the area of the injection opening has no influence on the fuel metering of the injection valve. Because there is a very high pressure drop at the swirl-generating metering openings, the swirl movement can start up very quickly and produce a fully developed spray pattern after a short time, with the result of very good fuel conditioning.
  • Figure 1 shows a section through a fuel injector
  • Figure 2 shows a section along the line II-II in Figure 1
  • Figure 3 shows a section in the same plane as in Figure 2 in a further embodiment of the magnetic injector.
  • a magnet coil 2 applied to a coil carrier 3.
  • a ferromagnetic core 4 within the magnet coil 2, facing an end face of the core 4, also partly within the coil carrier 3, there is an armature 5, which is connected to a valve needle 6, which in turn is fitted at one end 7 into a recess 8 of the armature 5.
  • the valve needle 6 is slidably mounted in a nozzle body 15 which is connected to the valve housing 1 in a manner not shown.
  • the nozzle body 15 has a coaxial guide bore 16, which merges in the direction facing away from the magnet coil 2 into a tapered valve seat surface 17, which in turn ends in a spray opening 18.
  • the valve needle 6 penetrates the guide bore 16 in the nozzle body 15 with radial play and runs out in the direction facing away from the magnet coil 2 in a conical sealing section 20 which, in cooperation with the conical valve seat surface 17, causes the valve to open or close.
  • the conical sealing section 20 can both run out in the form of a cone described and also have a needle pin which, forming a coaxial extension of the valve needle 6, protrudes from the spray opening 18 of the nozzle body 15.
  • the conical sealing section 20 of the valve needle 6 does not lie directly on the conical valve seat surface 17 of the nozzle body 15, but is located in the area of the conical sealing section 20 as part of the same preferably in the form of a truncated cone slightly raised shaped sealing seat 21.
  • the injection valve is closed, it lies directly on the conical valve seat surface 17 of the nozzle body 15.
  • the valve needle 6 has two guide sections 25 and 26 at an axial distance from one another, which guide the valve needle 6 in the guide bore 16 and which have passages for the fuel.
  • the guide section 25 located upstream of the guide section 26 is designed, for example, as a square.
  • metering openings 27 are incorporated, which are inclined relative to the valve axis in such a way that a swirling movement is forced on the fuel emerging from the metering openings 27 in the direction of the spray opening 18.
  • the shape of the metering openings 27 results from the point of view of flow technology and production technology.
  • the metering openings 27, as shown in FIG. 2 as a section along the line II-II in FIG. 1, have a circular cross section and can be designed as bores.
  • a rectangular flow cross-section has been found to be particularly advantageous, which, as shown in FIG. 3, can be used for metering openings 27 'which are formed as grooves in the outer jacket of the guide section 26 and whose outer boundary is formed by the guide bore 16 of the nozzle body 15 .
  • other than rectangular flow cross sections can also be used for the metering openings 27 'which are designed as grooves.
  • the flow cross-section released through the metering openings 27, 27 ' is significantly smaller than the flow cross-section which becomes free when the valve is open in the region of the conical valve seat surface 17 and the flow cross-section of the spray opening 18.
  • the metered amount of fuel is thus metered almost exclusively through the metering openings 27 and here the majority of the fuel pressure drop.
  • the remaining low pressure drop is then found in the area of the conical valve seat surface and here in particular on the sealing seat 21.
  • the conical gap 30 lies between the second guide section 26 and the sealing seat 21, on the one hand delimited by the conical valve seat surface 17 and on the other hand by the conical sealing section 20. Because from a fluidic point of view, the conical gap 30 represents a dead space; the speed losses occurring there reduce the rapid start of the fuel swirl.

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Abstract

Es wird ein Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzan­lagen für Brennkraftmaschinen vorgeschlagen, daß zur Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr dient. Das Einspritventil umfäßt ein Ventilgehäuse (1), in dem sich ein Kern (4) befindet, mit dem ein Anker (5) zu­sammenwirkt. Mit dem Ventilgehäuse (1) ist ein Düsenkör­per (15) mit einer Ventilsitzfläche (17) verbunden, mit der ein Dichtabschnitt (20) einer Ventilnadel (6) zusam­menarbeitet. Die Ventilnadel (6) wird durch Führungs­abschnitte (25, 26) in einer Führungsbohrung (16) des Düsenkörpers (15) geführt, wobei der sich an den Dicht­abschnitt (20) stromaufwärts anschließende Führungsab­schnitt (26) mit Zumeßöffnungen (27) versehen ist. Diese Zumeßöffnungen (27) sind schräg angeordnet, so daß sie bei geöffnetem Ventil einen Drall erzeugen, wodurch eine gute Aufbereitung des Kraftstoffes erreicht wird. Durch die Kraftstoffzumessung stromaufwärts der Ventilsitzflä­che (17) wird eine Beeinträchtigung der Kraftstoffzumes­sung durch Ablagerungen unterhalb eines Dichtsitzes (21) vermieden.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Einspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits ein Ein­spritzventil bekannt, bei dem sich zur Verbesserung des abgespritzten Brennstoffstrahles oberhalb des Ventil­sitzes Drallnuten befinden, welche der Verwirbelung des Kraftstoffes bereits vor dem Durchströmen des Ventilsitzes dienen. Die Zumessung der pro Zeittakt abgespritzten Kraftstoffmenge wird bei einem derartigen Einspritzven­til durch die Größe des Strömungsquerschnittes der Ab­spritzöffnung stromabwärts des Ventilsitzes bei geöffne­tem Ventil bestimmt. Dies hat zur Folge, daß die in der Praxis unvermeidlichen Ablagerungen bei längerem Betrieb dort zu Querschnittsverminderungen und damit zu verrin­gerten Durchflußmengen führen können. Eine solche Erschei­nung ist unter der Bezeichnung "Abmagerung" bekannt und gefürchtet. Sie tritt auch bei anderen Gestaltungsformen der Zumeßzone auf, solange diese stromabwärts des Ventil­sitzes liegt und damit der Saugrohratmosphäre ausgesetzt ist.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den kennzeich­nenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Bildung von Belägen im Bereich der Ab­spritzöffnung keinen Einfluß auf die Kraftstoffzumessung des Einspritzventiles hat. Dadurch, daß an den einen Drall erzeugenden Zumeßöffnungen ein sehr hoher Druckabfall herrscht, kann die Drallbewegung sehr schnell anlaufen und schon nach geringer Zeit ein voll ausgebildetes Ab­spritzbild erzeugen, mit der Folge einer sehr guten Kraft­stoffaufbereitung.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Einspritzventiles mög­lich. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Zumeßöffnun­gen in den Mantel des Führungsabschnittes einzuarbeiten, wodurch sich eine leichte Herstellung ergibt.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­nung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1, Figur 3 einen Schnitt in der gleichen Ebene wie bei Figur 2 bei einer weiteren Ausführungsform des Magneteinspritzventiles.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispieles
  • Innerhalb eines mit 1 bezeichneten Ventilgehäuses ei­nes nicht näher dargestellen Kraftstoffeinspritzventi­les befindet sich eine auf einem Spulenträger 3 aufge­brachte Magnetspule 2. Teilweise von dieser umgeben, befindet sich innerhalb der Magnetspule 2 ein ferromag­netischer Kern 4. Einer Stirnseite des Kerns 4 zugewandt, ebenfalls teilweise innerhalb des Spulenträgers 3 gele­gen, befindet sich ein Anker 5, welcher mit einer Ventil­nadel 6 verbunden ist, welche ihrerseits mit einem Ende 7 in eine Ausnehmung 8 des Ankers 5 eingepaßt ist. Die Ventilnadel 6 ist in einem Düsenkörper 15 verschiebbar gelagert, welcher auf nicht dargestellte Weise mit dem Ventilgehäuse 1 verbunden ist. Der Düsenkörper 15 weist eine koaxiale Führungsbohrung 16 auf, welche in der der Magnetspule 2 abgewandten Richtung in eine kegelig zu­laufende Ventilsitzfläche 17 übergeht, welche ihrerseits in einer Abspritzöffnung 18 endet. Die Ventilnadel 6 durchdringt mit Radialspiel die Führungsbohrung 16 im Düsenkörper 15 und läuft in der der Magnetspule 2 abge­wandten Richtung in einem kegeligen Dichtabschnitt 20 aus, welcher im Zusammenwirken mit der kegeligen Ventilsitz­fläche 17 ein Öffnen bzw. Schließen des Ventiles bewirkt. Der kegelige Dichtabschnitt 20 kann sowohl in der beschrie­benen Form eines Kegels auslaufen als auch einen Nadelzap­fen aufweisen, welcher, eine koaxiale Verlängerung der Ventilnadel 6 bildend, aus der Abspritzöffnung 18 des Düsenkörpers 15 herausragt. Bei geschlossenem Ventil liegt der kegelige Dichtabschnitt 20 der Ventilnadel 6 nicht di­rekt auf der kegeligen Ventilsitzfläche 17 des Düsenkör­pers 15 auf, sondern es befindet sicht im Bereich des ke­geligen Dichtabschnittes 20 als Teil desselben ein vor­ zugsweise in Form eines Kegelstumpfes leicht erhaben ge­formter schmaler Dichtsitz 21. Dieser liegt bei geschlos­senem Einspritzventil direkt auf der kegeligen Ventilsitz­fläche 17 des Düsenkörpers 15 auf.
  • Die Ventilnadel 6 hat mit axialem Abstand zueinander zwei Führungsabschnitte 25 und 26, welche der Ventilnadel 6 in der Führungsbohrung 16 Führung geben und welche Durchgänge für den Kraftstoff aufweisen. Dazu ist der stromaufwärts des Führungsabschnittes 26 liegende Führungsabschnitt 25 beispielsweise als Vierkant ausgebildet.
  • Erfindungsgemäß sind im nahe des kegeligen Dichtabschnit­tes 20 der Ventilnadel 6 zylindrisch ausgebildeten Füh­rungsabschnitt 26 Zumeßöffnungen 27 eingearbeitet, wel­che gegenüber der Ventilachse so geneigt verlaufen, daß dem aus den Zumeßöffnungen 27 in Richtung auf die Ab­spritzöffnung 18 austretenden Kraftstoff eine drallför­mige Bewegung aufgezwungen wird. Die Form der Zumeßöff­nungen 27 ergibt sich unter strömungstechnischen sowie fertigungstechnischen Gesichtspunkten.
  • So können die Zumeßöffnungen 27, wie in Figur 2 als Schnitt entlang der Linie II-II in Figur 1 dargestellt, einen kreisförmigen Querschnitt haben und als Bohrungen ausge­führt sein. Als besonders vorteilhaft hat sich ein recht­eckiger Strömungsquerschnitt herausgestellt, der, wie in Figur 3 dargestellt, bei Zumeßöffnungen 27' zur Anwendung kommen kann, welche als Nuten im Außenmantel des Führungs­abschnittes 26 ausgebildet sind und deren äußere Begren­zung durch die Führungsbohrung 16 des Düsenkörpers 15 ge­bildet wird. Selbstverständlich können bei den als Nuten ausgebildeten Zumeßöffnungen 27' auch andere als rechteckige Strömungsquerschnitte zur Anwendung kommen.
  • Der durch die Zumeßöffnungen 27, 27' freigegebene Strö­mungsquerschnitt ist bedeutend kleiner als der beim ge­öffneten Ventil frei werdende Strömungsquerschnitt im Be­reich der kegeligen Ventilsitzfläche 17 sowie der Strö­mungsquerschnitt der Abspritzöffnung 18. Die Zumessung der Abgespritzten Kraftstoffmenge erfolgt somit fast aus­schließlich durch die Zumeßöffnungen 27 und hier stellt sich auch der überwiegende Teil des Kraftstoff-Druckab­falls ein. Der restliche geringe Druckabfall findet sich dann im Bereich der kegeligen Ventilsitzfläche und hier besonders am Dichtsitz 21.
  • Durch den großen Druckabfall und den erzeugten Drall an den Zumeßöffnungen 27, 27' ergibt sich eine sehr gute Kraftstoffaufbereitung, selbst bei niedrigen Kraftstoff­drücken. Infolge des hohen Druckabfalls an den Zumeß­öffnungen 27, 27' kann die Drallbewegung sehr schnell an­laufen und schon nach geringer Zeit ein voll ausgebilde­tes Abspritzbild erzeugen. Unter bestimmten Voraussetzun­gen kann es vorteilhaft sein, durch Anbringung des be­reits beschriebenen Nadelzapfens die Kraftstoffauf­bereitung noch zu verbessern.
  • Vorteilhaft ist es insbesondere, die Größe des zwischen zweitem Führungsabschnitt 26 und Dichtsitz 21 liegenden, einerseits durch die kegelige Ventilsitzfläche 17 und andererseits durch den kegeligen Dichtabschnitt 20 be­grenzten kegeligen Spaltes 30 zu minimieren. Denn aus strömungstechnischer Sicht stellt der kegelige Spalt 30 einen Totraum dar; die dort auftretenden Geschwindigkeits­verluste vermindern das schnelle Anlaufen des Kraftstoff­dralles.

Claims (3)

1. Einspritzventil für Kraftstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einer in einem Düsenkörper einge­arbeiteten Ventilsitzfläche, einer sich daran anschlies­senden Abspritzöffnung und einer Ventilnadel, die einen mit der Ventilfläche zusammenwirkenden Dichtabschnitt und stromaufwärts mindestens einen die Ventilnadel in ei­ner Führungsbohrung mit seinem Umfang führenden Führungs­abschnitt aufweist, der zur Kraftstoffdurchströmunchnittes laufende und einen Drall erzeugende Strömungsöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsöff­nungen als Zumeßöffnungen (27) mit drosselnd auf den Kraftstoff wirkenden Querschnitten ausgeführt sind und die Summe der Querschnitte der Zumeßöffnungen (27) gerin­ger ist als sowohl die Größe des bei geöffnetem Ventil zwischen Ventilsitzfläche (17) und Dichtabschnitt (20) freigegebenen Strömungsquerschnittes als auch als die Größe des freien Strömungsquerschnittes der Abspritzöff­nung (18).
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Zumeßöffnungen (27) in axialer Richtung des Ventiles verlaufend als den Führungsabschnitt (26) durch­dringende Bohrungen ausgeführt sind.
3. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Zumeßöffnungen (27') in axialer Richtung des Ventiles verlaufend als in den Mantel des Führungsab­schnittes (26) eingearbeitete Nuten ausgebildet sind.
EP86111482A 1985-09-25 1986-08-19 Einspritzventil Withdrawn EP0218061A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853534125 DE3534125A1 (de) 1985-09-25 1985-09-25 Einspritzventil
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Inventor name: LINSSEN, MATHIAS

Inventor name: HANS, WALDEMAR