DE3240554A1

DE3240554A1 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE3240554A1
Application number: DE19823240554
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Jäggle; Walter 7050 Waiblingen Schönemann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-11-03
Filing date: 1982-11-03
Publication date: 1984-05-03
Anticipated expiration: 2002-11-04
Also published as: JPS5996476A; DE3240554C2; FR2535400A1; GB8329420D0; JPH0517396B2; FR2535400B1; GB2129492B; US4545354A; GB2129492A

Description

R. 1816Ο

22.10.1982 Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Kraft stoffeinsprit ZYentil
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Kraft stoff einspritzventil "bekannt, bei dem eine Luftumfassung des eingespritzten Kraftstoffes stromabwärts der Kraft stoffspritzöffnung vorgesehen ist. Aufgrund von Energiesparmaßnahmen wurden sowohl die Leerlaufdrehzahlen als auch die Reibleistungen der Brennkraftmaschinen herabgesetzt. Dadurch hat sich die erforderliche Gemischmenge im Leerlauf von Brennkraftmaschinen mit Einspritzung verringert und die bisher "bekannten Einspritzventile mit Luftaufbereitung neigen "bei diesen extrem kleinen Leerlaufkraftstoffmengen zur Tropfenbildung, wodurch es zu einem unrunden Lauf der Brennkraftmaschine und höheren Anteilen giftiger Abgasbestandteile kommt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem-

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gegenüber den Vorteil, daß auch kleinste eingespritzte Kraftstoffmengen optimal aufbereitet werden und der eingespritzte Kraftstoff auch ohne Luftummantelung ungehindert austreten kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kraft stoffeinspritzventiles möglich. Besonders vorteilhaft ist die Anpassung des Gasringspaltes an die Erfordernisse der einzelnen Motorzylinder durch Verschieben bzw. Verbiegen der Gasführungshülse.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Kraft stoffeinspritzanlage mit einem Kraft stoffeinspritzventil, Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffeinspritzventiles, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kraft stoffeinspritzventiles.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei der in der Figur 1 beispielsweise dargestellten Kraft stoffeinspritzanlage strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung über einen Saugrohrabschnitt 1 in einen konischen Abschnitt 2, in dem ein Luftmeßorgan 3 angeordnet ist und weiterhin durch einen Saugrohrabschnitt h, der andererseits durch eine willkürlich betätigbare

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Drosselklappe 5 begrenzt wird, zu einem Sammelsaugrohr 6 und von dort über einen Saugrohrabschnitt T zu einem oder mehreren Zylindern 8 einer gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine. Das Luftmeßorgan 3 ist eine q.uer zur Strömungsrichtung angeordnete Platte 35 die sich im konischen Abschnitt 2 des Saugrohres beispielsweise nach einer annähernd linearen Funktion der durch das Saugrohr strömenden Luftmenge bewegt, wobei für eine konstante am Luftmeßorgan 3 angreifende Rückstellkraft sowie einen konstanten vor dem Luftmeßorgan herrschenden Luftdruck, der zwischen dem Luftmeßorgan 3 und der Drosselklappe 5 herrschende Druck ebenfalls konstant bleibt. Das Luftmeßorgan 3 steuert ein Zumeß- und Mengenteilerventil 10. Zur Übertragung der Stellbewegung des Luftmeßorgans 3- dient ein mit ihm verbundener Schwenkhebel 11, der gemeinsam mit einem Korrekturhebel 12 an einem Drehpunkt 13 gelagert ist und bei seiner Schwenkbewegung das als Steuerschieber 1^ ausgebildete bewegliche Ventilteil des Zumeß- und Mengenteilerventils 10 betätigt. An einer Gemischregulier schraube I5 läßt sich das gewünschte Kraftstoff-Luft-Gemisch einstellen. Die dem Schwenkhebel 11 abgewandte Stirnfläche 16. des Steuerschiebers 1U wird von Druckflüssigkeit beaufschlagt, deren Druck auf die Stirnfläche 16 die Rückstellkraft auf das Luftmeßorgan 3 erzeugt.

Die Kraft stoffVersorgung erfolgt durch eine Elektrokraftstoffpumpe 1 9 ₅ die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 20 ansaugt und über einen Kraftstoffspeicher 21, einen Kraftstoffilter 22 und eine Kraftstoffversorgungsleitung 23 dem Zumeß- und Mengenteilerventil 10 zuführt. Ein Systemdruckregler 2k hält den Systemdruck in der Kraftstoffversorgungsleitung 23 konstant.

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Die Kraftstoffversorgungsleitung 23 führt über'verschiedene Abzweigungen zu Kammern 26 des Zumeß- und Mengenteilerventils 10, so daß die eine Seite einer Membran 27 durch den Kraft stoffdruck beaufschlagt wird. Die Kammern 26 stehen ebenfalls mit einer Ringnut 28 des Steuerschiebers 1 h in Verbindung. Je nach Stellung des Steuerschiebers lh öffnet die Ringnut 28 mehr oder weniger Steuerschlitze 29j die zu je einer Kammer 30 führen, die durch die Membran 27 von der Kammer 26 getrennt ist. Aus den Kammern 30 gelangt der Kraftstoff über Ventilsitze 31 in Einspritzkanäle 33 zu den einzelnen Kraftstoffeinspritzventilen 3^, die in der Nähe der Motorzylinder' 8 im Saugrohrabschnitt 7 angeordnet sind. Die Membran 27 dient als bewegliches Teil eines Flachsitzventiles, das durch eine Feder 35 bei nicht arbeitender Kraftstoffeinspritzanlage offen gehalten wird. Die je aus einer Kammer 26 und 30 gebildeten Membrandosen bewirken, daß unabhängig von der zwischen der Ringnut 28 und den Steuer schlitzen 29 bestehenden Überdeckung, also unabhängig von der zu den Kraftstoff einspritzventilen 3^ strömenden Kraftstoffmenge das Druckgefälle an den Zumeßventilen 28, 29 weitgehend konstant bleibt. Damit ist gewährleistet, daß der Verstellweg des Steuerschiebers 1^ und die zugemessene Kraftstoffmenge proportional sind.

Bei einer Schwenkbewegung des Steuerhebels 11 wird das. Luftmeßorgan 3 in den konischen Abschnitt 2 bewegt, so daß der sich zwischen Luftmeßorgan und Konus ändernde Ringquerschnitt beispielsweise annähernd proportional zum Verstellweg des Luftmeßorgans 3 ist.

Die die konstante Rückstellkraft auf den Steuerschieber 1^ erzeugende Druckflüssigkeit ist Kraftstoff. Hierfür

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zweigt von der Kraftstoffversorgungsleitung 23 eine Steuerdruckleitung 36 ab, die durch eine Abkopplungsdrossel von der Kraftstoffversorgungsleitung 23 getrennt ist. Mit der Steuerdruckleitung 36 ist über eine Dämpfungsdrossel 38 ein Druckraum 39 verbunden, in den der Steuerschieber 1k mit seiner Stirnfläche 16 ragt.

In der Steuerdruckleitung 36 ist ein Druckregelventil k2 angeordnet_s über das die Druckflüssigkeit durch eine Rücklaufleitung k3 drucklos zum Kraftstoffbehälter 20 gelangen kann. Eine Funktion des dargestellten Druckregelventiles \2. besteht darin_s den Druck der die Rückstellkraft erzeugenden Druckflüssigkeit während des Warmlaufs der Brennkraftmaschine nach einer Temperatur- und Zeitfunktion zu ändern.

Das Druckregelventil Ij-2 ist als Flachsitzventil ausgebildet, mit einem festen Ventilsitz hk und einer als bewegliches Ventilteil dienenden Membran U^₃ die in Schließrichtung des Ventils von einer Druckfeder k6 belastet wird. Die Druckfeder k6 wirkt über einen Federteller hl und einen Übertragungsstift kQ auf die Membran U-5 · Bei Temperaturen unterhalb der Motorbetriebstemperatur von ca. 80 C wirkt der Federkraft der Druckfeder k6 eine Bimetallfeder U9 entgegen, auf der ein elektrisches Heizelement 50 angeordnet ist, dessen Aufheizung nach dem' Start zu einer Verminderung der Kraft der Bimetallfeder hg auf die Druckfeder ^6 führt, wodurch der Steuerdruck in der Steuerdruckleitung 36 ansteigt. Das elektrische Heizelement 50 der Bimetallfeder k9 liegt hierfür an der Fahrzeugbatterie 57 in einem Stromkreis 58, der durch den Zünd- und Start schalter 59 geschlossen wird.

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Die Bimetallfeder k9 ist an ihrem der Druckfeder kS abgewandten Ende an einem Bolzen 51 eingespannt und mit diesem in ihrer Lage zur Druckfeder ^6 verstellbar.

Unterhalb einer Motorbetriebstemperatur von ca. +80 C ist es während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine erforderlich, das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit Kraftstoff anzureichern. Hierzu dient die Bimetallfeder k9, durch die die Kraft der Druckfeder k6 auf die Membran ^5 verringerbar ist. Eine Verringerung der Schließkraft auf die Membran ^5 hat zur Folge, daß in der Steuerdruckleitung 36 ein geringerer Steuerdruck eingeregelt wird, so daß sich die Rückstellkraft auf den Steuerschieber 1k und somit auf das Luftmeßorgan 3 ebenfalls verringert, wodurch bei gleichbleibender angesaugter Luftmenge der Steuerschieber Ik mehr in Öffnungsrichtung der Steuerschlitze 29 verschoben und eine größere Kraftstoffmenge zugemessen wird. Bei Starttemperaturen oberhalb ca. +80 C hat sich die Bimetallfeder Uo so stark in Richtung auf die Membran H 5 hin gebogen, daß sie außer Eingriff mit dem Federteller kl gelangt, so daß der durch das Druckregelventil \2. geregelte Steuerdruck in der Steuerdruckle'itung 36 ausschließlich durch die Kraft der Druckfeder k6 bestimmt wird.

Bei derartigen Niederdrucksystemen ist für eine gute Aufbereitung des einzuspritzenden Kraftstoffes gerade bei kleinsten Kraft stoffeinspritzmengen im Leerlauf und niederer Teillast eine Zerstäubung mittels eines Gases, insbesondere Luft oder Abgas notwendig. Als Gasquelle kann beispielsweise Druckluft oder, wie dargestellt, Luft aus der Atmosphäre dienen, die beispielsweise stromaufwärts der Drosselklappe 5 vom Saugrohrabschnitt h

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abgezweigt über eine Luftleitung 6i dem Kraftstoffeinspritzventil 3^ zugeführt wird. Die Luftleitung 61 liegt in der dargestellten Form parallel zu einem Leerlaufbypasskanal 62 um die Drosselklappe 5 mit einer gebräuchlichen Leerlaufregulier schraube 63. Zur Regelung einer konstanten Leerlaufdrehzahl kann in nicht dargestellter Weise ein weiterer Bypass um die Drosselklappe 5 vorgesehen sein, dessen Querschnitt in bekannter Weise durch ein Leerlaufregelsystem in Abhängigkeit von der Leerlaufdrehzahl und der Temperatur regelbar ist. Der Leerlaufbypasskanal 62 kann auch so ausgestaltet sein, daß er stromabwärts der Leerlaufregulierschraube 63 nicht in das Saugrohr mündet, sondern in eine gestrichelt dargestellte Luftleitung 61', die zu den einzelnen Kraftstoffeinsprit zventilen 3^ führt, so daß die über den Leerlauf bypasskanal 62 strömende Luftmenge an den Kraftstoffeinsprit zvent ilen 3^- zur Aufbereitung des einzuspritzenden Kraftstoffes dient.

Die Luftleitung 61 könnte auch wie nicht dargestellt ist, von dem Saugrohrabschnitt 1 stromaufwärts des Luftmeßorgans 3 abzweigen, wodurch ein größeres Druckgefälle zum Saugrohrdruck an der Kraftstoffeinspritzstelle zur Verfugung steht. In ebenfalls nicht dargestellter Weise könnte die Luftleitung 61 an das Auspuffsystem der Brennkraftmaschine angeschlossen sein, so daß zur Aufbereitung des einzuspritzenden Kraftstoffes Abgas verwendet wird, wodurch auch im Vollastbereich der Brennkraftmaschine ein ausreichend hoher Transportdruck zu Verfugung steht.

Die Figuren 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele des Kraf tstof feinsprit zvent iles 3*4- zur Aufbereitung des ein-

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zuspritzenden Kraftstoffes mit einem Gas, insbesondere mit Luft.

Das in den Figur 2 nur teilweise im Schnitt dargestellte Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffeinspritzventiles 3^ weist einen Düsenhalter 66 auf, in dessen einem Ende ein Düsenkörper 6? angeordnet und befestigt ist. Der Düsenkörper 67 weist eine Mittelöffnung 68 auf, die nach außen hin in eine gleichzeitig als Ventilsitz dienende Spritzöffnung 69 mündet. Über einen Flansch 70 ist der Düsenkörper 67 am Düsenhalter 66 eingespannt und ragt mit einem Führungsabsatz 71 in einem im Düsenhalter 66 gebildeten Druckraum 72, der mit dem Einspritzkanal 33 zur Kraftstoffversorgung in Verbindung steht. Die Befesti gung des Düsenkörpers 67 am Düsenhalter 66 kann durch einen Bördelrand 73 erfolgen, der den Flansch 70 teilweise umgreift. Den Führungsabsatz 71 umgreifend stützt sich auf dem Flansch 70, eventuell unter Zwischenlage einer Scheibe 7^ eine Schließfeder 76 ab, die in den Druckraum 72 ragt und deren anderes Ende auf einen Federteller wirkt. Der Federteller 77 hat einen kugelig ausgebildeten mittleren Bereich 78, an dem ein Schließkörper 79 mit einem einen kugeligen Abschnitt aufweisenden Kopf 80 aufgehängt ist. Der Schließkörper 79 hat an seinem dem Düsenkörper 67 zugewandten Ende einen halbkugelförmig ausgebildeten Schließkopf 81, der an dem die Mittelöffnung 68 des Düsenkörpers 67 durchragenden Ende des Schließkörpers 79 ausgebildet ist und mit der Spritzöffnung 69 zusammenwirkend das eigentliche Ventil bildet. Der Schließkörper 79 ist somit pendelnd aufgehängt den Düsenkörper 67 durchragend angeordnet. Dem Druckraum 72 abgewandt ist am Düsenkörper 67 ein Düsenabsatz 82 gestaltet, an dessen Ende die Spritzöffnung 69 ausgebil-

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det ist. Zur Spritzöffnung 69 hin verlaufend ist der Düsenabsatz 82 mit einer geneigten ringförmigen Schrägfläche 83 versehen, so daß der Düsenabsatζ 82 zur Spritzöffnung 69 hin spitz ausläuft. Der Düsenabsatz 82 ist bei dem Ausführungsbeispiel des Kraft stoffeinspritzventiles 3^ nach Figur 2 so kurz ausgebildet, daß er innerhalb einer Ausnehmung Qk des Düsenkörpers 67 endet, also nicht über die dem Druckraum 72 abgewandte Stirnfläche 85 des Flansches 70 herausragt.

Zur Aufbereitung des einzuspritzenden Kraftstoffes ist eine topfförmig ausgebildete Gasführungshülse 87 vorgesehen;, die mit einem Zylinderteil 88 zumindest teilweise axial den Düsenhalter 66 und mit einem Bodenteil 89 zumindest teilweise radial den' Düsenkörper 67 umschließt. In dem Zylinderteil 88 ist mindestens ein axialer Gasführungskanal 90 ausgebildet, der andererseits durch den Umfang des Düsenhalters 66 begrenzt sein kann Und einerseits mit der Luftleitung 61, 61' in Verbindung steht und andererseits in einen Gasringkanal 9I mündet, der zwischen der Ausnehmung Qk bzw. der Stirnfläche 85 des Flansches 70 und dem diesen umgreifenden Bodenteil 89 gebildet wird. Das Bodenteil 89 ist so gestaltet, daß eine zentrale Durchgangsöffnung 92 des Bodenteiles 89 durch den Düsenabsatz 82 durchragt wird. Zwischen der Wandung der zum Gasringkanal 91 hin offenen Durchgangsöffnung 92 und der Schrägfläche 83 am Düsenabsatz 82 wird ein drosselnder Gasringspalt 93 gebildet, in dem die Luftzumessung erfolgt, d.h. die Umsetzung von Druck in Geschwindigkeit. Durch die im Bereich der Durchgangsöffnung 92 des Bodenteils 89 liegende Schrägfläche 83 des Düsenabsatzes 82 kann der Querschnitt des Gasringspaltes 93 entweder durch axiales Verschieben der Gas-

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führungshülse 89 oder durch entsprechendes Verbiegen
des Bodenteiles 89 geändert werden. Der Gasringspalt
93 soII möglichst dicht in unmittelbarer Nähe der
Spritzöffnung 69 gebildet sein, d.h. wenige 1/10 mm
oberhalb des aus der Spritzöffnung 69 austretenden
Kraftstoffes liegen. Hierdurch wird der über die
Spritzöffnung 69 abgespritzte Kraftstoff unmittelbar
nach seinem Austreten aus der Spritzöffnung allseitig von Luft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit ummantelt und aufbereitet. Die dem Düsenkörper 67 abgewandte Fläche des Bodenteiles 89 ist trichterförmig verlaufend gestaltet, so daß auch bei fehlender Luftaufbereitung aus der Spritzöffnung 69 austretender Kraftstoff diese Fläche nicht benetzen kann.

Das Einspritzventil 3U kann von einer Isolierhülse 95 umgeben sein, die möglichst weitgehend eine Wärmeübertragung auf das Einspritzventil 3^ verhindert. Wie durch Pfeile 96 dargestellt ist, kann zwischen dem Düsenhalter 66 und der Isolierhülse 95 ein Ringraum 97 gebildet
sein, der einerseits mit der Luftleitung 61, 6I¹ verbunden ist und zu dem andererseits die Gasführungskanäle 90 hin offen sind.

Das in,. Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffeinspritzventiles 3^ mit Kraftstoffaufbereitung durch ein Gas unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 lediglich dadurch, daß der Düsenabsatz 82 so lang ausgebildet ist, daß er über
den Flansch 70 des Düsenkörpers 67 herausragend in die Ebene des nahezu plan ausgebildeten Bodenteiles 89 der Gasführungshülse 87 reicht. Hierdurch erübrigt sich
die starke trichterförmige Gestaltung des Bodenteiles

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89s wobei jedoch die Wirkungsweise der Aufbereitung des über die Spritzöffnung 69 eingespritzten Kraftstoffes gleich bleibt.

Claims

R. 18160 22.10.1982 Kh/Wl ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1 Ansprüche

1./Kraftstoffeinspritzventil fur Brennkraftmaschinen mit *—/

einem Düsenhalter, einem eine Spritzöffnung aufweisenden Düsenkörper und einer topfförmig ausgebildeten Gasführungungshülse, die mit einem Zylinderteil den Düsenhalter zumindest teilweise axial und mit einem Bodenteil den Düsenkörper zumindest teilweise radial umschließt und in deren Zylinderteil mindestens ein axialer Gasführungskanal ausgebildet ist, "der in einen zwischen dem Düsenkörper und dem Bodenteil gebildeten Gasringkanal mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzöffnung (69) des Düsenkörpers (67) in einem Düsenabsatz (82) vorgesehen ist, der eine Durchgangsöffnung (92) des Bodenteiles (89) durchragt und zwischen der Durchgangsöffnung (92) des Bodenteils (89) und dem Düsenabsatz (82) ein mit dem Gasringkanal (91) in Verbindung stehender drosselnder Gasringspalt (93) in unmittelbarer Nähe der Spritzöffnung (69) gebildet wird.

2. Kraftstofffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenabsatz (82) eine von der Spritzöffnung {69) ausgehende und der Durchgangsöffnung (92) des Bodenteiles (89) zugewandt geneigt verlaufende Schrägfläche (83) hat, zwischen welcher und der Durchgangsöffnung (92) der Gasringspalt (93) gebildet wird.

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3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch axiales Verschieben des Bodenteiles (89) der Querschnitt des Gasringspaltes (93) änderbar ist.

h. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch axiales Verformen des Bodenteiles (89) der Querschnitt des Gasringspaltes (93) änderbar ist.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gasringspalt (93) Luft oder Abgas der Brennkraftmaschinen zuführbar ist.-