Einspritzventil

Abstract

 Bei einem Einspritzventil, insbesondere für Kraftstoff-Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Magnetwicklung (7), einem Magnetkern (2, 3), einem Anker (13), welcher mit einem beweglichen Ventilteil (17) verbunden ist, das mit einem Ventilsitz (18) zusammenwirkt, sind Mittel (29) zur Erzeugung eines Dralls innerhalb des Einspritzventils derart angeordnet, daß sie im Kraftstoff-Kreislauf liegen und auch bei geschlossenem Einspritzventil von Kraftstoff durchströmt werden. Dadurch wird sofort bei Beginn eines jeden Einspritzvorganges eine gute Zerstäubung des Kraftstoffs bewirkt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Einspritzventil, insbesondere für Kraftstoff-Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Magnetwicklung, einem Magnetkern, einem Anker, welcher mit einem beweglichen Ventilteil verbunden ist, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, und mit Mittel zur Erzeugung eines Dralls beim einzuspritzenden Kraftstoff. Es sind bereits elektromagnetisch betätigbare Einspritzventile bekannt, bei welchen Mittel zur Erzeugung eines Dralls beim einzuspritzenden Kraftstoff vorgesehen sind. Diese Mittel bestehen darin, daß in dem den Ventilsitz bildenden Düsenkörper schrägverlaufende Bohrungen vorgesehen sind, welche dem austretenden Kraftstoff eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente erteilen.

[0002] Diese bekannten Einspritzventile haben jedoch den Nachteil, daß durch die Anordnung der Drallkanäle ein Verschmutzen während der Schließphasen des Einspritzventils von außen her möglich ist. Ferner ist bei den bekannten Einspritzventilen nachteilig, daß sich der Drall bei jedem Öffnungsvorgang erneut aufbauen muß.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Zerstäubung des Kraftstoffs zu verbessern und gleichzeitig eine Verschmutzung von Mitteln zur Erzeugung eines Dralls zu verhindern.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenraum des Ventils Teil eines Kraftstoff-Kreislaufs ist und daß die Mittel zur Erzeugung des Dralls derart angeordnet sind, daß sie im Kraftstoff-Kreislauf liegen und auch bei geschlossenem Einspritzventil von Kraftstoff durchströmt werden.

[0005] Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung des Einspritzventils wird erreicht, daß durch die kontinuierliche Durchströmung eine Drallbewegung ständig aufrechterhalten wird und nicht erst beim Öffnen des Ventils aufgebaut werden muß. Außerdem besteht der Vorteil, daß eine Verschmutzung der Drallkanäle vermieden wird.

[0006] Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sind schematisch in der Zeichnung an Hand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt,

Fig. 4 einen ersten Schnitt und

Fig. 5 einen zweiten Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel.

[0007] Bei dem Einspritzventil nach Fig. 1 wird in einem becherförmigen Gehäuse 1 ein Magnetkern, bestehend aus einem oberen Kernteil 2 und einem unteren Kernteil 3 konzentrisch gehalten. Das obere Kernteil 2 ist in der Art eines Schalenkerns aus weichmagnetischem Material ausgeführt und wird oben durch einen Absatz 4 innerhalb des Gehäuses 1 zentriert. Während die untere Zentrierung des oberen Kernteils 2 sowie des unteren Kernteils 3 durch mehrere am Umfang des Gehäuses 1 verteilte Sicken 5 erfolgt.

[0008] Sowohl das Gehäuse 1 als auch das obere Kernteil weisen einen flanschartigen Rand auf. Bei der Herstellung des Einspritzventils werden zunächst alle Innenteile in das Ventil eingelegt und danach die flanschartigen Ränder des oberen Kernteils 2 und des Gehäuses durch Umbördelung des Deckels 11 festgelegt und damit das Einspritzventil verschlossen.

[0009] Innerhalb des oberen Kernteils ist auf einem vorzugsweise aus Kunststoff gefertigten Spulenträger 6 die Magnetspule 7 angeordnet. Die elektrischen Anschlüsse 8 der Magnetspule werden in einer rohrförmigen Fortsetzung 9 des Spulenträgers 6 nach außen geführt, wobei eine Ringdichtung 10 zwischen dem Deckel 11 des Einspritzventils und dem oberen Kernteil 2 vorgesehen ist. In eine zylindrische Bohrung des unteren Kernteils 3 ist eine Führungsbuchse 12 aus nichtmagnetisierbarem Material für den Anker 13 eingefügt. Der Anker 13 besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Teil 14, welches am Umfang verteilte Abflachungen 15 aufweist, damit Kraftstoff am Anker vorbeiströmen kann, wie später noch im einzelnen beschrieben wird. Die nicht abgeflachten Teile 16 der Umfangsfläche dienen als Gleitflächen des Ankers. Am unteren Ende des Ankers befindet sich das bewegliche Ventilteil 17, welches kegelförmig ausgebildet ist. Der kegelförmige Teil des beweglichen Ventilteils wirkt zusammen mit dem Ventilsitz 18, welches wie die Führungshülse 12 konzentrisch in das untere Kernteil 3 eingelegt ist.

[0010] Fließt kein Strom durch die Magnetspule 7, so wird der Anker 13 von einer Druckfeder 19 gegen den Ventilsitz 18 gepreßt. Die Druckfeder 19 stützt sich auf einem in eine zentrische Bohrung 20 des oberen Kernteils 2 eingepreßten Lagerteil 21 ab.

[0011] Der Deckel 11 ist im mittleren Teil als Gehäuse für eine weitere Druckfeder 22 ausgebildet, welche Teil eines Druckreglers ist, der im weiteren aus einer Membran 23 und zwei Scheiben 24, 25 besteht, welche zusammen mit einer Hülse 26 ein Ventil bilden.

[0012] Der bei 27 zugeführte Kraftstoff gelangt zunächst in den äußeren Raum 28 des Einspritzventils. Von dort strömt er durch die Drallkanäle 29 in den inneren Raum des unteren Kernteils 3. Bei geschlossenem Ventil wird hierdurch - im Gegensatz zu den bekannten Einspritzventilen mit Dralleinrichtungen - bereits ein Drall erzeugt. Der Kraftstoff wird bei weiterhin geschlossenem Ventil am Anker vorbei durch Bohrungen 30, 31 im inneren Teil 32 des oberen Kernteils 2 hindurchgeleitet und gelangt durch den Zwischenraum 37 zwischen dem Spulenträger 6 und dem inneren Kernteil 32 und durch eine Drosselstelle 33 zur Bohrung 34, welche den Rücklauf des Kraftstoffs bildet.

[0013] Da sich bei dem geringen Systemdruck derartiger Kraftstoff-Einspritzsysteme im Kraftstoff Dampfblasen bilden können, ist der Absatz 4 des oberen Kernteils schräg ausgebildet. Die Dampfblasen wandern dann, ohne in die anderen Hohlräume des Einspritzventils zu gelangen, über den Kanal 36 zum Druckregler und werden von dort dem Kraftstoffrücklauf zugeleitet.

[0014] Wird der Magnetspule 7 Strom zugeführt, so bewegt sich der Anker 13 unter Wirkung der magnetischen Kraftlinien nach oben. Damit er nicht am inneren Teil 32 des oberen Kernteils 2 nach dem Wiederabschalten des Stroms klebenbleibt, ist ein Ring 37 aus nichtmagnetischem Material vorgesehen. Ist der Anker 13 an dem dadurch gebildeten Anschlag angelangt, so wird der Kraftstoffrückfluß durch die Bohrungen 30 und 31 unterbrochen.

[0015] Da jedoch bereits zu Beginn der Ankerbewegung das Ventil geöffnet wird, findet ein ununterbrochener Kraftstoffzufluß durch die Drallkanäle 29 statt. Der in dem Innenraum des unteren Kernteils 3 befindliche Drall wird sowohl während der Schließ- als auch während der Öffnungsphase des Ventils ununterbrochen aufrechterhalten. Beim Öffnen des Ventils wird also sofort der Drall des Kraftstoffs wirksam, was zu einer besseren Zerstäubung und dadurch unter anderem zu einer geringeren Abgasemission der Brennkraftmaschine führt.

[0016] Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Einspritzventil nach Fig. 1 in der in Fig. 1 mit AB bezeichneten Ebene. Innerhalb des Gehäuses 1 ist das untere Kernteil 3 erkennbar mit vier Drallkanälen, welche tangential in den inneren Hohlraum des unteren Kernteils einmünden.

[0017] Anstelle des Verschließens des Rücklaufs beim Öffnen des Ventils kann die Fläche der Drosselstelle 33 auch derart auf die Fläche der Abspritzstelle abgestimmt sein, daß sich ein zum Abspritzen optimaler Druck an der Abspritzstelle ergibt. Ein derartiges Ventil ist in Fig. 3 dargestellt, welches außerdem zum Unterschied zum Einspritzventil nach Fig. 1 einen Flachanker aufweist.

[0018] Der Deckel 11, der Druckregler 22, 23, 24, 25, 26, der Spulenträger 6 und die Magnetspule 7 sowie deren Teile 8, 9, 10 zur Stromführung sind entsprechend dem Einspritzventil nach Fig. 1 aufgebaut und brauchen deshalb nicht noch einmal erläutert- zu werden. Das Gehäuse des Einspritzventils nach Fig. 3 ist ebenfalls becherförmig aufgebaut und weist in der Grundplatte eine konzentrische Öffnung 41 auf. Im unteren Teil der Gehäusewandung befinden sich Sicken 42 zur Zentrierung der im folgenden beschriebenen Teile.

[0019] Der Magnetkern 43 ist aus weichmagnetischem Material in Form eines Schalenkerns ausgebildet und weist in seinem oberen Teil einen Absatz 44 zur Zentrierung auf. Der untere Teil wird durch die Sicken 42 zentriert. In eine umlaufende Ausnehmung 45 des Magnetkerns 43 ist ein nichtmagnetisierbares Kreisringelement 46 eingefügt, welches in axialer Richtung über den Magnetkern 43 hinausragt, damit der Anker 47 nicht am Magnetkern 43 "klebt". Der Anker ist in der in Fig. 3 gezeigten Form geprägt und weist eine Vielzahl von Bohrungen auf, um den Durchtritt des Kraftstoffs zu erleichtern.

[0020] Das Kugelsegment-förmige bewegliche Ventilteil 48 ist konzentrisch mit dem Anker 47 formschlüssig verbunden. Es weist eine Bohrung 49 auf, in welche eine Druckfeder 50 eingreift. Auf der dem beweglichen Ventilteil abgewandte Seite ist die Druckfeder in einem Teil 52 gelagert, welches in eine Bohrung 51 des inneren Kernteils eingepreßt ist. Die Feder 50 drückt das bewegliche Ventilteil 48 gegen ein Sitzelement 53, welches zur Verringerung der Abnutzung aus hartem Material hergestellt ist.

[0021] Eine zur Zentrierung des beweglichen Ventilteils 48 dienende Membran 54 ist an ihrem äußeren Rand zwischen einem Abstandsring 55 und einem scheibenförmigen Element 56 eingespannt. Sowohl die Membran 54, als auch der Abstandsring 55 und das Element 56 werden durch die Sicken 42 beim Zusammenbau des Einspritzventils zentriert.

[0022] Das scheibenförmige Element 56 dient zur Trennung des äußeren Hohlraums 57 vom inneren Hohlraum 58 des Ventils. Drallnuten 59 verbinden beide Hohlräume miteinander.

[0023] Der vom Zulauf 60 durch den äußeren Hohlraum 57 geführte Kraftstoff gelangt durch die Drallnuten 49 und erzeugt um das bewegliche Ventilteil 48 herum einen Drall. Kraftstoff fließt dann im inneren Hohlraum 58 um die Magnetspule herum durch die Drosselstelle 61 und die Bohrung 62 zum Rücklauf 63.

[0024] Durch Zuführung elektrischen Stroms zur Magnetspule 7 wird der Anker 47 entgegen der Spannung der Druckfeder 50 in Richtung auf den Magnetkern 43 bewegt. Damit wird die Ausspritzöffnung freigegeben. Der sich im Drall befindliche Kraftstoff wird sofort zu Beginn des Einspritzvorgangs aus dem Drall heraus entsprechend fein zerstäubt.

[0025] Fig. 4 zeigt einen Querschnitt in der in Fig. 3 mit AB gezeichneten Ebene. Im scheibenförmigen Element 56 sind vier Drallnuten 49 angeordnet. Das Gehäuse 40 ist mit Zentriersicken 42 versehen. Der in Fig. 5 dargestellte Schnitt in der Ebene CD (Fig. 3) zeigt einen Teil des Gehäuses 40 und die Membran 54.

Ansprüche

1. Einspritzventil insbesondere für Kraftstoff-Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Magnetwicklung, einem Magnetkern, einem Anker, welcher mit einem beweglichen Ventilteil verbunden ist, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, und mit innerhalb des Einspritzventils angeordneten Mitteln zur Erzeugung eines Dralls beim einzuspritzenden Kraftstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Ventils Teil eines Kraftstoff-Kreislaufs ist und daß die Mittel (29, 59) zur Erzeugung des Dralls derart angeordnet sind, daß sie im Kraftstoff-Kreislauf liegen und auch bei geschlossenem Einspritzventil von Kraftstoff durchströmt werden.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (29, 59) zur Erzeugung des Dralls von Kanälen (29, 59) gebildet werden, welche mit tangentialer Komponente eine den Raum um das bewegliche Ventilteil und die Kraftstoffzuführung trennende Zwischenwand (3, 56) durchdringen.

3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (2, 3; 43) und gegebenenfalls andere gleichachsig angeordnete ringförmige Teile (46, 54, 55, 56) den Innenraum des Ventils in einen äußeren Hohlraum (25; 57), in welchen der Kraftstoff zuführbar ist, und einen inneren Hohlraum (37, 58) teilen und daß dem inneren Hohlraum (37, 58) Kraftstoff für den Rücklauf entnehmbar ist.

4. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff für den Rücklauf über eine Drosselstelle (33, 61) entnehmbar ist.

5. Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Hohlraum (25, 57) und der innere Hohlraum (37, 58) ferner durch einen Druckregler (22-26) verbunden sind.

6. Einspritzventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Unterbrechung des Kraftstoffrückflusses während der Öffnungsphase des Einspritzventils.

7. Einspritzventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker als Flachanker (47) ausgebildet ist und daß das bewegliche Ventilteil (48) die Form eines Kugelabschnittes aufweist und mit dem Anker (47) formschlüssig verbunden ist.

8. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern aus zwei Teilen (2, 3) besteht, wobei das eine, die Magnetwicklung (7) umfassende Teil (2) nach Art eines Schalenkerns geformt ist und das andere, mit dem einen gleichachsige Teil (3) eine zylindrische Bohrung aufweist, welche einen im wesentlichen zylinderförmigen Anker (13) beweglich aufnimmt, daß der Anker (13) an dem von der Magnetspule (7) abgewandten Ende als bewegliches Ventilteil geformt ist, das mit einem Ventilsitz (18) zusammenwirkt, und daß die zylindrische Bohrung mit einer Buchse (12) aus nichtmagnetischem Material versehen ist.

9. Einspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelschenkel des als Schalenkern ausgebildeten Kernteils (2) eine konzentrische Bohrung (20) aufweist und an der Stirnfläche mit einem Ring (37) aus nichtmagnetischem Material versehen ist und daß der Ring (37) zusammen mit dem Anker (13) ein Ventil bildet, das den Kraftstoffrückfluß unterbricht, wenn das Einspritzventil geöffnet ist.

Zeichnung