Einspritzventil

Abstract

 Bei einem Einspritzventil für Kraftstoff-Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen öffnet das Schließglied (7) in Richtung des Brennraumes. Es hat eine zum Brennraum sich erweiternde Mantelfläche (8). Oberhalb des Schließgliedes (7) ist im Gehäuse (1) des Einspritzventils eine Drallkammer (18) vorgesehen, in der Kraftstoff infolge einer ständig offenen Rückflußverbindung zu einem Ventilauslaß (3) ständig rotiert.

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 Schließglied verbunden ist, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und mit einer innerhalb des Einspritzventils angeordneten Drallkammer. Solche Einspritzventile, welche vor allem für Dieselmotoren bestimmt sind, sind dem Fachmann allgemein bekannt.

[0002] Bei der Einspritzung von Kraftstoff kommt es darauf an, daß das Ventil möglichst rasch öffnet, damit der Kraftstoff möglichst rasch eingespritzt werden kann. Außerdem soll der Kraftstoff vom ersten Moment des Einspritzens an möglichst feinzerstäubt eingespritzt werden, damit er optimal in der Brennkraftmaschine verbrennt. Bei den bekannten Einspritzventilen öffnet das Schließglied jeweils entgegen der Strömungsrichtung des Kraftstoffes. Das bedingt beträchtliche Hubkräfte. Der beim Einspritzen erwünschte Drall des Kraftstoffes muß sich nach jedem Öffnungsvorgang erneut aufbauen, so daß im ersten Moment des Öffnens der Kraftstoff zunächst drallfrei eingespritzt wird.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß es möglichst flink zu arbeiten vermag und der Kraftstoff schon vom ersten Moment des Einspritzens an möglichst fein zerstäubt in den Brennraum gelangt.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schließglied mit einer nach außen divergierenden Mantelfläche von außen her gegen einen entsprechenden Ventilsitz anliegt und infolgedessen zum Öffnen nach außen beweglich ausgebildet ist.

[0005] Durch diese Gestaltung bildet das Schließglied im geöffneten Zustand einen Prallkörper, der den in den Brennraum strömenden Kraftstoff gleichmäßig verteilt nach allen Seiten in den Brennraum strömen läßt. Dadurch ist eine gute Verbrennung möglich. Da das Schließglied in Strömungsrichtung öffnet, kann es einen relativ großen Durchmesser haben, so daß ein sehr geringer Hub genügt, um einen großen Querschnitt freizugeben. Dadurch gelangt das Einspritzventil sehr rasch von der einen in die andere Stellung, so daß das Einspritzen des Kraftstoffes rasch erfolgen kann.

[0006] Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn von der Drallkammer auch bei geschlossenem Schließglied eine ständig offene Rückströmverbindung für den Kraftstoff besteht. Hierdurch ergibt sich eine kontinuierliche Strömung, durch die der Drall auch schon vor dem Öffnen des Ventils besteht und dadurch die Einspritzung schon vom ersten Moment des Öffnens mit einem Drall erfolgt. Außerdem wird durch die ständige Bewegung des Kraftstoffes im Einspritzventil ein Verschmutzen von Strömungskanälen durch Ablagerungen aus dem Kraftstoff vermieden.

[0007] Der einzuspritzende Kraftstoff braucht im Einspritzventil nur äußerst kurze Wege zurückzulegen, wenn die Drallkammer unmittelbar strömungsmäßig oberhalb des Ventilsitzes vorgesehen ist. Dadurch wird die Gefahr der Bildung von Dampfblasen stark vermindert, da sich der Kraftstoff im Einspritzventil infolge seiner geringen Verweildauer nur wenig erwärmen kann.

[0008] Das Schließglied vermag sich in bezug auf den Ventilsitz selbst zu zentrieren, so daß es stets zuverlässig schließt, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung das Schließglied einen Schaft hat, welcher den Anker mit Spiel durchdringt und an der dem Schließglied abgewandten Seite mit einer Kugelkalotte pendelnd in einem Sitz des Ankers eingesetzt ist.

[0009] Die Kraft der Schließfeder, welche das Schließglied in Schließrichtung kraftbeaufschlagt, kann leicht auf die richtige Größe eingestellt werden, wenn der Schaft des Schließgliedes eine Stellmutter durchdringt, welche in ein mit dem Gehäuse des Einspritzventils fest verbundenes Bauteil eingeschraubt ist und gegen die sich eine Schließfeder abstützt, die andererseits gegen eine Schulter des Ankers anliegt.

[0010] Das Verstellen der Stellmutter ist auf besonders einfache Weise möglich, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung der Schaft-relativ zur Stellmutter unverdrehbar durch die Stellmutter hindurchgeführt ist und auf der dem Ventilstitz abgewandten Seite des Ankers eine ihn mit dem Anker drehfest verbindende Verdrehsicherung aufweist.

[0011] Die angestrebte Pendelmöglichkeit des Schaftes mit dem Schließglied wird durch die Verdrehsicherung nicht behindert, wenn sie durch einen Bügel gebildet ist, der einerseits auf der dem Ventilsitz abgewandten Stirnfläche des Schaftes, andererseits auf der entsprechenden Ringfläche des Ankers befestigt ist.

[0012] Das Einspritzventil schließt bei Ausfall der elektrischen Energie selbsttätig, wenn der Anker einen Teil eines Druckmagneten bildet, so daß er bei Bestromung aus der Magnetspule aus ihr heraus bewegbar ist.

[0013] Die Magnetspule kann durch den zurückströmenden Kraftstoff gekühlt werden, wenn die ständig offene Rückströmverbindung sowohl durch den Anker hindurch als auch außen vorbei durch die Magnetspule zu einem Gehäuseauslaß geführt ist.

[0014] Eine optimale Strömungsausbildung in der Drallkammer erzielt man, wenn die Drallkammer zwei einander gegenüberliegende, tangentiale Zuströmkanäle hat.

[0015] Der Kraftstoff wird besonders fein verteilt und gleichmäßig in den Brennraum eingespritzt, wenn das Schließglied eine dem Ventilsitz zugewandte, bogenförmig gekrümmte Mantelfäche hat.

[0016] Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einspritzventils im bestromten Zustand,

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch das Einspritzventil entlang der Linie 11 - II in Figur 1,

[0017] Bei dem Einspritzventil nach Fig. 1 ist in einem becherförmigen Gehäuse 1 eine Magnetspule 2 angeordnet, die über einen elektrischen Anschluß 3 mit elektrischer Energie versorgbar ist. Ein Anker 4 aus Weicheisen bildet einen Spulenkern, der sich bei Bestromung der Magnetspule 2 gegen die Kraft einer Schließfeder 5 in der Zeichnung gesehen nach unten bewegt.

[0018] Der Anker 4 ist als Hohlzylinder ausgebildet. Durch ihn hindurch führt ein Schaft 6, an dessen unterem Ende ein Schließglied 7 vorgesehen ist. Dieses Schließglied hat eine nach unten hin divergierende, bogenförmig gekrümmte Mantelfläche 8, mit der es in Schließstellung gegen einen kegelförmigen, sich nach unten erweiternden Ventilsitz 9 dichtend anlegbar ist. An seinem dem Schließglied 7 gegenüberliegenden Ende hat der Schaft 6 eine Kugelkalotte 10, welche in ei.nem konischen Sitz 11 des Ankers 4 ruht. Dadurch vermag der Schaft 6 relativ zum Anker 4 zu pendeln, so daß sich das Schließglied 7 nach dem Ventilsitz 9 ausrichten kann. Auf der oberen Stirnfläche des Schaftes 6 ist ein Bügel 12 gelötet, dessen anderes Ende neben dem Sitz 11 auf dem Anker 4 festgelötet ist. Dieser Bügel 12 bildet eine Verdrehsicherung, durch die verhindert wird, daß sich der Schaft 6 relativ zum Anker 4 drehen kann.

[0019] Die bereits erwähnte Schließfeder 5 stützt sich einerseits gegen eine Schulter 13 im Inneren des Ankers 4, andererseits auf einer Stellmutter 14 ab, die in ein Stützteil 21 geschraubt ist, welches eine Einheit mit dem Gehäuse 1 bildet. Diese Stellmutter 14 hat ein Sechskantloch 15, durch das der Schaft 6 mit einem entspre-

12 den Schaft 6 nicht mit dem Anker 4 verbindet, kann man beispielsweise mittels eines Schraubenziehers in einem Schlitz 17 des Schließgliedes 7 den Schaft 6 relativ zum Anker 4 verdrehen. Dadurch wird auch die Stellmutter 14 verdreht, so daß sie sich im Anker 4 nach oben oder unten bewegt und sich dadurch die Spannung der Schließfeder 4 verändert. Ist die Schließfederspannung richtig eingestellt, so kann-man den Bügel 12 festlöten und dadurch eine weitere Verstellung ausschließen.

[0020] Für die Erfindung wesentlich ist eine Drallkammer 18, welche in dem Gehäuse 1 unmittelbar oberhalb des Ventilsitzes 9 angeordnet ist. In diese Drallkammer 18 führen tangential von zwei Seiten her Zuströmkanäle 19, 20, über die der einzuspritzende Kraftstoff in die Drallkammer 18 gelangt. Auch bei geschlossenem Schließglied 7 vermag aus der Drallkammer 18 Kraftstoff nach oben durch den Anker 4 hindurch und weiter durch einen Kanal 22 zu einem Ventilauslaß 23 zu gelangen. Parallel zu diesem Strom kann Kraftstoff über Kanäle 24, 25 und Bohrungen 26, 27 durch die Magnetspule 2 hindurch und von dort über Querbohrungen 28, 29 ebenfalls zum Ventilauslaß 23 zuströmen. Dieser Teilstrom kühlt die Magnetspule 2.

[0021] In der dargestellten Offenstellung des Einspritzventils wird der größte Teil des Kraftstoffes mit einer Drallbewegung über die Mantelfläche 8 des Schließgliedes 7 in den nicht dargestellten Brennraum eingespritzt. Wird die Magnetspule 2 nicht mehr bestromt, dann drückt die Schließfeder 5 den Anker 4 nach oben, bis daß das Schließglied 7 dichtend im Ventilsitz 9 sitzt und damit der Einspritzvorgang unterbrochen ist.

Ansprüche

1. Einspritzventil, insbesondere für Kraftstoff-Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen, mit einer Magnetwicklung, einem Magnetkern, einem Anker, welcher mit einem beweglichen Schließglied verbunden ist, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt und mit einer innerhalb des Einspritzventils angeordneten Drallkammer, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (7) mit einer nach außen divergierenden Mantelfläche (8) von außen her gegen einen entsprechenden Ventilsitz (9) anliegt und infolgedessen zum Öffnen nach außen beweglich ausgebildet ist.

2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Drallkammer (18) auch bei geschlossenem Schließglied (7) eine ständig offene Rückströmverbindung (24, 25, 26, 27, 28, 29, 22) für den Kraftstoff besteht.

3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkammer (18) unmittelbar strömungsmäßig oberhalb des Ventilsitzes (9) vorgesehen ist.

4. Einspritzventil nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch qekennzeichnet, daß das Schließglied (7) einen Schaft (6) hat, welcher den Anker (4) mit Spiel durchdringt und an der dem Schließglied (7) abgewandten Seite mit einer Kugelkalotte (10) pendelnd in einem Sitz (11) des Ankers (4) eingesetzt ist.

5. Einspritzventil nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch qekennzeichnet, daß der Schaft (6) eine Stellmutter (14) durchdringt, welche in ein mit dem Gehäuse (1) des Einspritzventils fest verbundenes Stützteil (21) eingeschraubt ist und gegen die sich eine Schließfeder (5) abstützt, die andererseits gegen eine Schulter (13) des Ankers (4) anliegt.

6. Einspritzventil nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch qekennzeichnet, daß der Schaft (6) relativ zur Stellmutter (14) unverdrehbar durch die Stellmutter (14) hindurchgeführt ist und auf der dem Ventilsitz (9) abgewandten Seite des Ankers (4) eine ihn mit dem Anker (4) drehfest verbindende Verdrehsicherung (Bügel 12) aufweist.

7. Einspritzventil nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehsicherung durch einen Bügel (12) gebildet ist, der einerseits auf der dem Ventilsitz (9) abgewandten Stirnfläche des Schaftes (6) , andererseits auf der entsprechenden Ringfläche des Ankers (4) befestigt ist.

8. Einspritzventil nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch qekennzeichnet, daß der Anker (4) einen Teil eines Druckmagneten bildet, so daß er bei Bestromung aus der Magnetspule (2) aus ihr heraus bewegbar ist.

9. Einspritzventil nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Drallkammer (18) fortführende, ständig offene Rückströmverbindung sowohl durch den Anker (4) als auch außen vorbei durch die Magnetspule (2) zu einem Gehäuseauslaß (23) geführt ist.

10. Einspritzventil nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drallkammer (18) zwei einander gegenüberliegende, tangentiale Zuströmkanäle (19, 20) hat.

11. Einspritzventil nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließglied (7) eine dem Ventilsitz (9) zugewandte, bogenförmig gekrümmte Mantelfäche (8) hat.

Zeichnung