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Dokumentenidentifikation DE3886126T2 16.06.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0302637
Titel Brennstoffeinspritzventil.
Anmelder Lucas Industries p.l.c., Solihull, West Midlands, GB
Erfinder Kiracofe, John W., Simpsonville, S.C. 29681, US;
Baxter, Randy C., Taylors, S.C. 29687, US
Vertreter Beetz, R., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Timpe, W., Dr.-Ing.; Siegfried, J., Dipl.-Ing.; Schmitt-Fumian, W., Prof. Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Mayr, C., Dipl.-Phys.Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 3886126
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 22.07.1988
EP-Aktenzeichen 883067639
EP-Offenlegungsdatum 08.02.1989
EP date of grant 08.12.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.06.1994
IPC-Hauptklasse F02M 51/08

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzeinrichtung für die Zufuhr eines flüssigen Kraftstoffnebels zu einem Lufteinlaßkanal eines Ottomotors, mit einem Ventilsitzbauteil, das einen ringförmigen Sitz zum Eingriff mit einem magnetbetätigten Ventilbauteil bildet, einer Öffnung, durch die flüssiger Kraftstoff allein und unter Druck strömen kann, wenn das Ventilbauteil vom Sitz angehoben wird, wobei der Kraftstoff aufgrund des Druckes, mit dem er zugeführt wird, einen Nebel bildet, der entlang eines Rohrauslasses strömt, der an die Öffnung angrenzend zum Ende der Einspritzeinrichtung verläuft, welche sich im Betrieb im Lufteinlaßkanal befindet, und einem Luftzirkulationskanal, der an einem Ende in den Rohrauslaß an einer Stelle neben dem Ventilsitzbauteil mündet.

Ein Beispiel einer derartigen Einspritzeinrichtung ist in der GB-A-214 79 49 gezeigt. Der durch eine Öffnung bzw. Öffnungen strömende Kraftstoff bildet einen Kraftstoffnebel, der aus der Öffnung austritt, um sich mit der in dem Einlaßkanal strömenden Luft zu vermischen. Falls das Ventilbauteil mehr als eine Öffnung aufweist, können die aus den Öffnungen austretenden Kraftstoffstrahlen aufeinandertreffen, um ein spezielles Sprühmuster zu erzeugen. Es muß sichergestellt werden, daß der die Öffnung bzw. Öffnungen verlassende Kraftstoffnebel nicht gegen die Seitenwände des Auslasses stößt, es sei denn, ein spezielles Sprühmuster ist erwünscht. Da jedoch ein genaues Sprühmuster nicht erzeugt wird, stoßen einige Kraftstofftröpfchen an die Wandung des Auslasses und es besteht die Tendenz, daß die Kraftstofftröpfchen zusammenwachsen, um einen größeren Tropfen zu bilden, der eventuell in den Lufteinlaßkanal fällt. Die Tendenz dafür, daß dies eintritt, steigt mit wachsender Neigung der Düsen-Längsachse gegenüber der Vertikalen. Die großen Kraftstofftropfen vermischen sich nicht richtig mit der zu den Zylindern der Brennkraftmaschine strömenden Luft und benetzen nur die Oberfläche des Lufteinlaßkanals, wodurch Verbrennungsprobleme entstehen. Bei Einspritzeinrichtungen mit geringem Auslaßdurchmesser kann sich der Kraftstoff ferner innerhalb des Auslasses sammeln, wodurch die Bildung eines Kraftstoffnebels beeinträchtigt und in einigen Fällen verhindert wird.

Die GB-A-20 58 914 offenbart eine Einspritzeinrichtung für einen Ottomotor, bei der die Zerstäubung des flüssigen Kraftstoffs durch Verwendung von Luft oder Abgas erreicht wird, das dem Gehäuse der Einspritzeinrichtung zugeführt wird. Der zerstäubte Kraftstoff strömt zusammen mit der Luft oder dem Abgas in die Lufteinlaßleitung der Brennkraftmaschine über einen Mischungsführungskanal, der in einem Mischungsführungsrohr ausgebildet ist, das ein Teil der Einspritzeinrichtung darstellt. Bei jedem der gezeigten Beispiele findet eine Vorbehandlung des einzuspritzenden Kraftstoffs in einem rohrförmigen Düsenteil statt, das innerhalb der Einspritzeinrichtung an einer Stelle angeordnet ist, um das Luft-/Kraftstoffgemisch in das Mischungsführungsrohr einzuleiten.

Die FR-A-56 31 74 offenbart ferner eine Einspritzeinrichtung, die in diesem Fall zur direkten Förderung an eine Verbrennungskammer einer Brennkraftmaschine dient. Die Einspritzeinrichtung verwendet verdichtete Luft zur Unterstützung der Kraftstofförderung in die Verbrennungskammer. Die Einspritzeinrichtung enthält einen beheizten Block, in dem eine Konvergent-/Divergentdüse ausgebildet ist, wobei der beheizte Block zur Zündung des Luft-/Kraftstoffgemisches dient.

Ein weiteres Beispiel einer Einspritzeinrichtung ist in der GB-A-215 56 93 gezeigt, bei welcher der die Sprühöffnung verlassende Kraftstoffnebel in das angrenzende Ende eines Rohrauslasses oder Mischrohres eingeleitet wird. Ein Luftkanal ist über dem Mischrohr ausgebildet und ist im Betrieb mit einer Quelle für heiße Zerstäubungsluft verbunden. Die durch den Luftkanal strömende Luft tritt in das Mischrohr durch eine kreisförmige Öffnung ein, die an den Eintrittspunkt des Kraftstoffnebels in das Mischrohr angrenzt. Die Zerstäubungsluft wird vor einer Quelle außerhalb der Einspritzeinrichtung abgezweigt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einspritzeinrichtung der genannten Art in einer einfachen und zweckmäßigen Form zu schaffen.

Erfindungsgemäß mündet bei einer Einspritzeinrichtung der genannten Art das andere Ende des Luftzirkulationskanals in den Lufteinlaßkanal an einer Stelle neben dem Ende des Rohrauslasses an dem Ende der Einspritzeinrichtung, wobei der entlang dem Rohrauslaß strömende Kraftstoffnebel eine Luftströmung entlang des Luftzirkulationskanals von dem einen Ende der Einspritzeinrichtung induziert.

Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzeinrichtung wird im folgenden unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bekannten Einspritzeinrichtung im Schnitt,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Einspritzeinrichtung nach Fig. 1, die erfindungsgemäß modifiziert ist, und

Fig. 3 eine Unteransicht eines Teils der in Fig. 2 gezeigten Einspritzeinrichtung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Einspritzeinrichtung ein hohles, im wesentlichen zylindrisches Außengehäuse 11 aus magnetischem Werkstoff, in dem sich ein mit Flansch versehener, hohler Magnetkern 13 erstreckt. Innerhalb des Kerns verläuft ein Kanal 14, der einen Einlaß 12 mit einem Auslaß 15 des Gehäuses verbindet. Der Kern 13 wird von einem aus Kunstharz gebildeten Spulenkörper 16 umgeben, auf den eine Magnetwicklung 17 aufgewickelt ist. Der Auslaß, der bei dem Beispiel von Fig. 1 in Form einer innerhalb des Gehäuses 11 gehaltenen Hülse ausgebildet ist, ragt beim Gebrauch in den Lufteinlaßkanal eines Ottomotors hinein.

Angrenzend an den Auslaß 15 bildet das Gehäuse 11 eine integrierte, radial einwärts verlaufende Ringschulter 18, gegen die ein nicht-magnetischer Ring 19 durch ein nichtmagnetisches Ventilsitzbauteil 21 gedrückt wird. Das Sitzbauteil weist die Form einer Scheibe auf, deren Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses 11 ist und eine mittige Auslaßöffnung 22 aufweist. Die Öffnung verläuft von der dem Auslaß abgewandten Fläche des Ventilsitzbauteils und ist von zwei kreisförmigen, beabstandeten Sitzelementen umgeben, die über das allgemeine Niveau der genannten Oberfläche vorstehen.

Innerhalb des nicht-magnetischen Rings 19 ist ein Ventilbauteil 24 angeordnet, das aus einem Magnetmaterial besteht. Das Ventilbauteil weist die Form einer Scheibe auf, die innerhalb des Rings 19 verschiebbar ist. In dem Ventilbauteil sind mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Öffnungen 25 ausgebildet, die außerhalb des inneren Sitzelements angeordnet sind. Das Ventilbauteil wird in Kontakt mit den Sitzelementen durch eine Schraubendruckfeder 26 vorgespannt, die innerhalb des Kanals 14 angeordnet ist.

Die Schulter 18 und die Endfläche des Kerns 13 bilden die Polstücke eines die Wicklung 17 umfassenden Elektromagnets und wenn die Wicklung erregt wird, nehmen die Polstücke eine entgegengesetzte magnetische Polarität ein. Der Innendurchmesser der Schulter 18 ist geringer als der Durchmesser des Rings 19 und die Schulter liegt daher über dem äußeren Umfangsbereich des Ventilbauteils. Bei einer Erregung der Windung wird das Ventilbauteil zur Schulter hin gezogen und das Ende des Kerns gestattet dem Kraftstoff durch die Öffnung 22 zu fließen. Wenn die Magnetwindung nicht mehr erregt wird, bewegt die Feder 26 das Ventilbauteil in Berührung mit den Sitzelementen, um die Kraftstoffströmung durch die Öffnung 22 zu unterbrechen.

Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, weist das Sitzbauteil 27 an seiner dem Ventilbauteil abgewandten Seite eine mittige zylindrische Aussparung 28 auf und in die Aussparung münden von innerhalb des inneren Sitzelements 29 sechs Öffnungen 30, die wie in Fig. 3 gezeigt um die Achse der Düse winklig beabstandet sind. Wie darüberhinaus aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Achsen der Öffnungen geneigt. Der Auslaß 15 wird zusätzlich durch ein rohrförmiges Bauelement oder Bauteil 31 begrenzt, das innerhalb eines rohrförmigen Teils 32 des Gehäuses gesichert ist. Das rohrförmige Bauteil ist von dem Sitzbauteil 27 beabstandet und weist gemäß Fig. 3 vier gleichwinklig beabstandete Abflachungen 33 auf, die zwischen den Enden des rohrförmigen Bauteils verlaufende Luftzirkulationskanäle 34 begrenzen. Die Bohrung an dem inneren Ende des rohrförmigen Bauteils weist einen konisch erweiterten Einlaßbereich 35 auf und an dem äußeren Ende des Bauteils ist der die Außenfläche des Bauteils bildende Werkstoff zur Bildung einer ringförmigen scharfen Kante 37 abgearbeitet. Der Winkel der Öffnungen 30 und die Länge des Bauteils 31 sind ferner so ausgewählt, daß das von den durch die Öffnungen fließenden Kraftstoffstrahlen gebildete Sprühmuster größtenteils gerade nicht in Berührung mit den äußeren Enden des rohrförmigen Bauteils gelangt.

Wie bereits erläutert, weist der von den Öffnungen erzeugte Sprühnebel kein genaues Muster auf und Sprühnebeltröpfchen werden gegen die Innenfläche des Bauteils stoßen und anwachsen, um größere Kraftstofftropfen zu bilden. Der in der Bohrung in dem rohrförmigen Bauteil gebildete Sprühnebel wird jedoch Luft mitreißen und wird daher einen Luftstrom durch die Kanäle 34 in der entgegengesetzten Richtung zum Kraftstoffstrom bewirken. Alle Kraftstofftropfen, die dazu neigen, sich am oder in der Nähe der scharfen Kante zu bilden, werden von der in Richtung des Kanals strömenden Luft mitgerissen und neigen daher dazu, durch die Kanäle nach oben gesaugt und zum inneren Ende der Bohrung innerhalb des rohrförmigen Bauteils zurückgeführt zu werden. Große Kraftstofftropfen neigen daher weniger dazu, in den Lufteinlaßkanal der Brennkraftmaschine zu fallen. Da die Luft darüberhinaus entlang der Kanäle strömen kann, wird das Risiko minimiert, daß sich überschüssiger flüssiger Kraftstoff innerhalb der Bohrung im rohrförmigen Bauteil sammelt und dabei die Bildung eines Kraftstoffnebels beeinträchtigt oder verhindert.

Aufgrund der Luftströmung durch die Bohrung in dem rohrförmigen Bauteil ist vorauszusehen, daß die Zerstäubung des Kraftstoffs verbessert wird. Darüberhinaus haben Untersuchungen gezeigt, daß ein zufriedenstellendes Sprühmuster selbst dann erreicht wird, wenn die Längsachse der Düse im wesentlichen horizontal ist.

Obwohl in dem Beispiel die Kanäle durch Abflachungen auf dem rohrförmigen Bauteil gebildet sind, können sie zwischen Rippen ausgebildet sein, die um das rohrförmige Bauteil winklig beabstandet sind und das rohrförmige Bauteil innerhalb des Teils 32 haltern. Die Rippen können auf dem rohrförmigen Bauteil innerhalb der Bohrung in dem Teil ausgebildet sein.

Darüberhinaus kann die Bohrung in dem rohrförmigen Bauteil insbesondere dann, wenn eine einzige Öffnung in der Öffnungsplatte ausgebildet ist, nahezu bis zum äußeren Ende des rohrförmigen Bauteils konisch verlaufen.


Anspruch[de]

1. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für die Zufuhr eines flüssigen Kraftstoffnebels zu einem Lufteinlaßkanal eines Ottomotors, mit einem Ventilsitzbauteil (27), das einen ringförmigen Sitz (29) zum Eingriff mit einem magnetbetätigten Ventilbauteil (24) bildet, einer Öffnung (30), durch die flüssiger Kraftstoff allein und unter Druck strömen kann, wenn das Ventilbauteil (24) vom Sitz angehoben wird, wobei der Kraftstoff aufgrund des Druckes, mit dem er zugeführt wird, einen Nebel bildet, der entlang eines Rohrauslasses (15) strömt, der an die Öffnung angrenzend zum Ende der Einspritzeinrichtung verläuft, welche sich im Betrieb im Lufteinlaßkanal befindet, und einem Luftzirkulationskanal (34), der an einem Ende in den Rohrauslaß (15) an einer Stelle neben dem Ventilsitzbauteil (27) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Luftzirkulationskanals in den Lufteinlaßkanal an einer Stelle neben dem Ende des Rohrauslasses (15) an dem Ende der Einspritzeinrichtung mündet, wobei der durch den Rohrauslaß (15) strömende Kraftstoffnebel eine Luftströmung entlang des Luftzirkulationskanals vom Lufteinlaßkanal an dem einen Ende der Einspritzeinrichtung erzeugt, wodurch Kraftstofftröpfchen, die sich an dem einen Ende der Einspritzeinrichtung ansammeln, von der durch den Luftzirkulationskanal vom Lufteinlaßkanal strömenden Luft mitgenommen werden.

2. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (15) durch ein in einem rohrförmigen Teil (32) des Gehäuses der Einspritzeinrichtung angeordnetes rohrförmiges Bauteil (31) gebildet wird, dessen Ende vom Ventilsitzbauteil (27) beabstandet ist, wobei der Luftzirkulationskanal (34) zwischen dem rohrförmigen Bauteil (31) und dem rohrförmigen Teil (32) gebildet wird.

3. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des vom Ventilsitzbauteil (27) entfernten Endes des rohrförmigen Bauteils (31) zur Bildung einer scharfen Kante (37) bearbeitet ist.

4. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzirkulationskanal (34) durch eine Abflachung (33) gebildet wird, die auf der Außenfläche des rohrförmigen Bauteils (31) ausgebildet ist.

5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung mit einer Mehrzahl von Luftzirkulationskanälen (34) versehen ist.

6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (15) an seinem an das Ventilsitzbauteil (27) angrenzenden Ende einen konischen Einlaß (35) aufweist.

7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Auslaß gerichtete Fläche des Ventilsitzbauteils (27) mit einer Aussparung (28) ausgebildet ist, wobei die Einspritzeinrichtung mehrere in der Grundwand des Vorsprungs ausgebildete Öffnungen (30) aufweist, die so angeordnet sind, daß ein im wesentlichen konischer Kraftstoffnebel aus dem Auslaß (15) austritt.







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