DE10343659A1

DE10343659A1 - Zielen von Strahlen auf einen bogenförmigen Sektor mit nichtabgewinkelten Öffnungen in einer Kraftstoffeinspritzdosierscheibe und Verfahren

Info

Publication number: DE10343659A1
Application number: DE10343659A
Authority: DE
Inventors: A. William Peterson Jun.
Original assignee: Siemens VDO Automotive Corp
Current assignee: Continental Automotive Systems Inc
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2023-09-19
Also published as: JP2004270683A; US6820826B2; US20040056113A1; FR2844832A1; DE10343659B4

Abstract

Eine Baugruppe eines Kraftstoffeinspritzventils, die das Zielen von Strahlen und das Verteilen von Kraftstoff gestattet, soll so konfiguriert sein, dass sie eine nichtabgewinkelte oder gerade Öffnung mit einer parallel zu einer Längsachse der Baugruppe verlaufenden Achse verwendet. Dosieröffnungen befinden sich um die Längsachse herum und definieren einen ersten gedachten Kreis, der größer ist als ein zweiter gedachter Kreis, der durch eine Projektion der Dichtungsfläche auf die Dosierscheibe definiert wird, so dass alle Dosieröffnungen außerhalb des zweiten gedachten Kreises in einem Quadranten des Kreises angeordnet sind. Ein Kanal ist zwischen der Sitzöffnung und der Dosierscheibe ausgebildet und gestattet es dem Kraftstoffeinspritzventil, Kraftstoffstrahlen allgemein in einen bogenförmigen Sektor von mindestens 90 DEG C um die Längsachse der Dosierscheibe herumzuzielen. Des Weiteren wird ein Zielverfahren bereitgestellt.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die meisten modernen Kraftfahrzeug-Kraftstoffsysteme verwenden Kraftstoffeinspritzventile zur Bereitstellung einer genauen Dosierung von Kraftstoff zur Einleitung in jede Brennkammer. Darüber hinaus zerstäubt das Kraftstoffeinspritzventil den Kraftstoff während der Einspritzung, zerteilt den Kraftstoff in eine große Anzahl von sehr kleinen Teilchen, erhöht die Oberfläche des gerade eingespritzten Kraftstoffs und gestattet es dem Oxidationsmittel, in der Regel Umgebungsluft, sich vor der Verbrennung gründlicher mit dem Kraftstoff zu vermischen. Die Dosierung und Zerstäubung des Kraftstoffes verringert Verbrennungsemissionen und erhöht die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Motors. Im Allgemeinen gilt somit, je, größer die Dosier- und Zielgenauigkeit des Kraftstoffes und je stärker die Zerstäubung des Kraftstoffs, desto geringer sind die Emissionen bei größerer Kraftstoffwirtschaftlichkeit.

Ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil verwendet in der Regel eine Elektromagnetanordnung zur Beaufschlagung einer Kraftstoffdosieranordnung mit einer Betätigungskraft. In der Regel handelt es sich bei der Kraftstoffdosieranordnung um ein kolbenartiges Verschlussglied, das sich zwischen einer geschlossenen Stellung, in der das Verschlussglied in einem Sitz angeordnet ist, um zu verhindern, dass Kraftstoff durch eine Dosieröffnung in die Brennkammer entweicht, und einer geöffneten Stellung, in der das Verschlussglied von dem Sitz abgehoben ist, um zu gestatten, dass Kraftstoff durch die Dosieröffnung zur Einleitung in die Brennkammer ausgetragen wird.

Das Kraftstoffeinspritzventil ist in der Regel stromaufwärts des Einlassventils im Ansaugkrümmer oder in der Nähe eines Zylinderkopfs angebracht. Wenn sich das Einlassventil an einem Einlasskanal des Zylinders öffnet, wird Kraftstoff zum Einlasskanal gespritzt. In einer bestimmten Situation kann es wünschenswert sein, den Kraftstoffstrahl auf den Einlassventilkopf oder -schaft zu zielen, während es in einer anderen Situation wünschenswert sein kann, den Kraftstoffstrahl auf den Einlasskanal anstatt auf das Einlassventil zu richten. In beiden Situationen kann das Zielen des Kraftstoffstrahls durch das Sprüh- oder Kegelmuster beeinflusst werden. Wenn das Kegelmuster eine große, divergierende Kegelform aufweist, kann der gespritzte Kraftstoff auf eine Fläche des Einlasskanals auftreffen, anstelle auf sein beabsichtigtes Ziel. Wenn, umgekehrt, das Kegelmuster eine enge Divergenz aufweist, zerstäubt der Kraftstoff möglicherweise nicht und könnte sich sogar wieder zu einem Flüssigkeitsstrom kombinieren. In beiden Fällen kann sich dadurch eine unvollständige Verbrennung ergeben, was zu einer Erhöhung unerwünschter Abgasemissionen führt.

Durch die Zylinderkopfkonfiguration, die Einlassgeometrie und den Einlasskanal, die für jede Motorausführung spezifisch sind, werden die Ziel- und Sprühmusteranforderungen verkompliziert. Infolgedessen ist es möglich, dass ein für ein bestimmtes Kegelmuster und ein spezielles Zielen des Kraftstoffstrahls ausgeführtes Kraftstoffeinspritzventil bei einer Motorkonfigurationsart besonders gut arbeitet, aber bei Installation in einer anderen Motorkonfigurationsart mit Emissions- und Fahrverhaltenproblemen behaftet ist. Da immer mehr Fahrzeuge unter Verwendung verschiedener Motorkonfigurationen (zum Beispiel: Reihen-Vierzylinder, Reihen-Sechszylinder, V6, V8, V12, W8 usw.) hergestellt werden, sind darüber hinaus die Emissionsvorschriften strenger geworden, was zu größeren Anforderungen an Dosierung, Zielen der Strahlen und Sprüh- oder Kegelmuster des Kraftstoffeinspritzventils für jede Motorkonfiguration führt.

Es wäre von Vorteil, ein Kraftstoffeinspritzventil zu entwickeln, bei dem eine stärkere Zerstäubung und ein genaues Zielen so geändert werden kann, dass sie ein besonderes Zielen des Kraftstoffs und ein besonderes Kegelmuster von einer Motorkonfigurationsart zur Nächsten entsprechen.

Des Weiteren wäre es von Vorteil, ein Kraftstoffeinspritzventil zu entwickeln, bei dem nichtabgewinkelte Dosieröffnungen verwendet werden können, um Zerstäubung, Zielen von Strahlen und Verteilung von Strahlen von Kraftstoff zu einem bogenförmigen Sektor um die Längsachse herum über eine vorbestimmte Strecke stromabwärts des Kraftstoffeinspritzventils zu steuern.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt das Zielen von Kraftstoff und das Verteilen von Kraftstoffstrahlen mit nichtabgewinkelten Dosieröffnungen bereit. Insbesondere gestatten die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung das Zielen von Kraftstoffstrom auf einen bogenförmigen Sektor um die Längsachse herum. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil enthält ein Gehäuse, einen Sitz, ein Verschlussglied und eine Dosierscheibe. Das Gehäuse weist einen Durchgang auf, der sich zwischen einem Einlass und einem Auslass entlang einer Längsachse erstreckt. Der Sitz weist eine zum Einlass weisende Dichtungsfläche, die eine Sitzöffnung bildet, wobei eine Anschlusssitzfläche von der Dichtungsfläche beabstandet ist und zum Auslass weist, und eine erste Kanalfläche, die allgemein schräg zur Längsachse verläuft und zwischen der Sitzöffnung und der Anschlusssitzfläche angeordnet ist, auf. Das Verschlussglied ist im Durchgang angeordnet und grenzt an der Dichtungsfläche an, so dass es in einer Position Kraftstoffstrom durch die Sitzöffnung ausschließt. Das Verschlussglied ist an ein magnetisches Stellglied gekoppelt, das bei Erregung das Verschlussglied von der Dichtungsfläche des Sitzes weg positioniert, damit Kraftstoff durch den Durchgang und am Verschlussglied vorbei strömen kann. Die Dosierscheibe grenzt am Sitz an und enthält eine zweite Kanalfläche, die der ersten Kanalfläche gegenüberliegt, so dass ein Strömungskanal gebildet wird. Die Dosierscheibe weist mindestens eine Dosieröffnung auf, die sich außerhalb des ersten gedachten Kreises befindet. Jede Dosieröffnung verläuft allgemein parallel zur Längsachse zwischen der zweiten Kanalfläche und einer von dieser beabstandeten Außenfläche. Die mindestens eine Dosieröffnung befindet sich auf einem von zwei senkrechten Ebenen, die parallel zur Längsachse der Dosierscheibe verlaufen und diese schneiden, definierten Quadranten, so dass, wenn sich das Verschlussglied in der betätigten Stellung befindet, ein Kraftstoffstrom durch die mindestens eine Dosieröffnung in einen bogenförmigen Sektor von mindestens 90 Grad um die Längsachse herum gezielt wird.

Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem man einen Kraftstoffstrom auf einen gewünschten Sektor um eine Längsachse herum stromabwärts eines Kraftstoffeinspritzventils zielt. Das Kraftstoffeinspritzventil enthält einen Durchgang, der sich entlang einer Längsachse zwischen einem Einlass und einem Auslass erstreckt, einen Sitz und eine Dosierscheibe. Der Sitz, weist eine zum Einlass weisende Dichtungsfläche auf, die eine Sitzöffnung bildet. Der Sitz weist eine von der Dichtungsfläche beabstandete und zum Auslass weisende Anschlusssitzfläche und eine erste Kanalfläche, die allgemein schrägt zur Längsachse verläuft und zwischen der Sitzöffnung und der Anschlusssitzfläche angeordnet ist, auf. Das Verschlussglied ist im Durchgang angeordnet und grenzt an der Dichtungsfläche an, so dass es in einer Stellung einen Kraftstoffstrom durch die Sitzöffnung ausschließt. Das Verschlussglied ist an ein magnetisches Stellglied gekoppelt, das bei Erregung das Verschlussglied von der Dichtungsfläche des Sitzes weg positioniert, damit Kraftstoffstrom durch die Durchgang und am Verschlussglied vorbei gestattet wird. Die Dosierscheibe weist mindestens eine Dosieröffnung auf, die zwischen einer zweiten Fläche und einer Außenfläche entlang der Längsachse verläuft, wobei die zweite Fläche zur ersten Kanalfläche weist. Das Verfahren kann zum Teil dadurch durchgeführt werden, dass man die Dosieröffnungen außerhalb des ersten gedachten Kreises und auf mindestens einen durch zwei senkrechte Ebenen, die parallel zu einer Längsachse der Dosierscheibe verlaufen und Erstere schneiden, definierten Quadranten anordnet, wobei die Dosieröffnungen allgemein parallel zur Längsachse durch die zweite Fläche und die Außenfläche der Dosierscheibe verlaufen; und dass man bei Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils einen Kraftstoffstrom durch die mindestens eine Dosieröffnung in einen bogenförmigen Sektor von mindestens 90 Grad um die Längsachse zielt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die hier mit aufgenommen sind und einen Teil dieser Schrift bilden, stellen eine Ausführungsform der Erfindung dar und dienen zusammen mit der oben angeführten allgemeinen Beschreibung und der unten angeführten ausführlichen Beschreibung dazu, die Merkmale des Kraftstoffeinspritzventils zu erläutern.
1 stellt eine bevorzugte Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils dar.
2A stellt eine Nah-Querschnittsansicht eines Auslassendes des Kraftstoffeinspritzventils nach 1 dar.
2B und 2C stellen zwei Nahansichten zweier bevorzugter Ausführungsformen der Kraftstoffdosierkomponenten dar, die insbesondere die verschiedenen Beziehungen zwischen verschiedenen Komponenten der Kraftstoffdosierkomponenten zeigen.
2D stellt eine allgemein lineare Beziehung zwischen dem Krümmungswinkel der die Dosieröffnung verlassenden Kraftstoffstrahlen zu einer radialen Geschwindigkeitskomponente der Kraftstoffdosierkomponenten dar.
3 stellt eine perspektivische Ansicht des Auslassendes des Kraftstoffeinspritzventils nach 2A dar.
4 stellt eine bevorzugte Ausführungsform der an einem Lochkreis angeordneten Dosierscheibe dar.
5A und 5B stellen eine Beziehung zwischen einem Verhältnis t/D jeder Dosieröffnung bezüglich entweder des Krümmungswinkels oder der einzelnen Sprühkegelgröße für eine bestimmte Konfiguration des Kraftstoffeinspritzventils dar.
6A, 6B und 6C stellen dar, wie ein Sprühmuster durch Einstellung eines bogenförmigen Abstands zwischen den Dosieröffnungen auf einem Lochkreis eingestellt werden kann.
7, 7A, 7B, 7C und 7D stellen die Ausrichtung „gekrümmter" Kraftstoffstrahlen dar.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1–7 stellen die bevorzugten Ausführungsformen dar. Insbesondere wird in 1 ein Kraftstoffeinspritzventil 100 mit einer bestimmten Ausführungsform der Dosierscheibe 10 dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil 100 enthält: Ein Kraftstoffeinlassrohr 110, ein Einstellrohr 112, eine Filteranordnung 114, eine Spulenanordnung 120, eine Schraubenfeder 116, einen Anker 124, ein Verschlussglied 126, einen nichtmagnetischen Mantel 110a, eine erste Umspritzung 118, einen Körper 132, einen Körpermantel 132a, eine zweite Umspritzung 119, ein Spulenanordnungsgehäuse 121, ein Führungsglied 127 für das Verschlussglied 126, einen Sitz 134 und eine Dosierscheibe 10 dar.
Das Führungsglied 127, der Sitz 134 und die Dosierscheibe 10 bilden einen Stapel, der am Auslassende des Kraftstoffeinspritzventils 100 über ein geeignetes Verbindungsverfahren, wie zum Beispiel Quetschen, Schweißen, Verkleben oder Vernieten, angekoppelt ist. Der Anker 124 und das Verschlussglied 126 sind zur Bildung einer Anker-/Verschlussgliedanordnung miteinander verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Fachmann die Anordnung aus einer einzigen Komponente herstellen könnte. Die Spulenanordnung 120 enthält einen Spulenkörper aus Kunststoff, auf den eine elektromagnetische Spule 122 aufgewickelt ist.
Die jeweiligen Abschlüsse der Spule 122 sind mit jeweiligen Anschlüssen 122a, 122b verbunden, die mit einer als ein integraler Teil der Umspritzung 118 gebildeten Umfassung 118a geformt sind und damit zusammenwirken, so dass ein elektrischer Verbinder zur Verbindung des Kraftstoffeinspritzventils mit einer (nicht gezeigten) elektronischen Steuerschaltung gebildet wird, die das Kraftstoffeinspritzventil betätigt.
Das Kraftstoffeinlassrohr 110 kann ferromagnetisch sein und enthält eine Kraftstoffeinlassöffnung am freiliegenden oberen Ende. Die Filteranordnung 114 kann in der Nähe des offenen oberen Endes des Einstellrohrs 112 angebracht sein, um jegliches, eine bestimmte Größe überschreitendes Teilchenmaterial von durch die Einlassöffnung eintretenden Kraftstoff zu filtern, bevor der Kraftstoff in das Einstellrohr 112 eintritt.
Beim kalibrierten Kraftstoffeinspritzventil ist das Einstellrohr 112 axial zu einer axialen Stelle im Kraftstoffeinlassrohr 110 angeordnet worden, die die Vorspannfeder 116 auf eine bestimmte Vorspannkraft komprimiert, welche gegen das Anker-/Verschlussglied drückt, so dass das abgerundete Spitzenende des Verschlussglieds 126 auf den Sitz 134 angeordnet werden kann, um das mittlere Loch durch den Sitz zu schließen. Vorzugsweise sind die Rohre 110 und 112 zusammengequetscht, um ihre jeweilige axiale Positionierung nach Durchführung der Einstellkalibrierung zu behalten.
Nach dem Durchqueren des Einstellrohrs 112 tritt der Kraftstoff in einen Raum ein, der durch Zusammenwirken einander gegenüberliegender Enden des Einlassrohrs 110 und des Ankers 124 definiert wird und die Vorspannfeder 116 enthält. Der Anker 124 enthält einen Durchgang 128, der Raum 125 mit einem Durchgang 113 im Körper 130 in Verbindung setzt, und das Führungsglied 127 enthält Kraftstoffdurchgangslöcher 127a, 127b. Dadurch wird gestattet, dass Kraftstoff aus dem Volumen 125 durch die Durchgänge 113, 128 zu dem Sitz 134 strömen kann.
Der nichtferrogmagnetische Mantel 110a kann zum Beispiel durch eine hermetische Laserschweißung zusammenschiebbar an dem unteren Ende des Einlassrohrs 110 angebracht sein. Der Mantel 110a weist einen röhrenförmigen Hals auf, der über einen röhrenförmigen Hals am unteren Ende des Kraftstoffeinlassrohrs 110 zusammenschiebbar ist. Des Weiteren weist der Mantel 110a eine Schulter auf, die sich vom Hals radial nach außen erstreckt. Der Körpermantel 132a kann ferromagnetisch und auf fluidddichte Weise, vorzugsweise auch durch eine hermetische Laserschweißung, mit einem nichtferromagnetischen Mantel 110a, verbunden sein.
Das obere Ende des Körpers 130 passt eng in das untere Ende des Körpermantels 132a, und diese beiden Teile sind vorzugsweise durch Laserschweißen auf fluiddichte Weise miteinander verbunden. Der Anker 124 kann durch die Innenwand des Körpers 130 zur Ausführung einer axialen Hin- und Herbewegung geführt werden. Eine weitere Axialführung der Anker-/Verschlussgliedanordnung kann durch ein mittleres Führungsloch im Glied 127 vorgesehen werden, durch das sich das Verschlussglied 126 erstreckt.
Vor einer Erläuterung der Beschreibung von Komponenten der Kraftstoffdosierkomponenten nahe dem Auslassende des Kraftstoffeinspritzventils 100 sei darauf hingewiesen, dass die bevorzugten Ausführungsformen eines Sitzes und einer Dosierscheibe des Kraftstoffeinspritzventils 100 eine Auswahl des Zielens des Kraftstoffsprühmusters (das heißt der Kraftstoffstrahlentrennung) gestatten, ohne dass man auf abgewinkelte Öffnungen angewiesen ist. Des Weiteren gestatten die bevorzugten Ausführungsformen die Auswahl des Kegelmusters (das heißt ein eng oder breit divergierendes Kegelsprühmuster) auf Grundlage dessen, dass die bevorzugte Raumausrichtung der Innenwandflächen der Dosieröffnungen parallel zur Längsachse verläuft (das heißt, so dass die Längsachse der Wandflächen parallel zur Längsachse verläuft).
Es wird nunmehr auf eine Nahansicht der Kraftstoffdosierkomponenten des Kraftstoffeinspritzventils nach 2A Bezug genommen, das ein Verschlussglied 126, ein Sitz 134 und eine Dosierscheibe 10 enthält. Das Verschlussglied 126 enthält ein Glied 126 mit einer kugelförmigen Fläche, das an einem distal zum Anker liegenden Ende angeordnet ist. Das kugelförmige Glied 126a nimmt den Sitz 134 an der Sitzfläche 134a in Eingriff, so dass eine allgemeine Linienkontaktdichtung zwischen den beiden Gliedern gebildet wird. Die Sitzfläche 134a verjüngt sich radial nach unten und nach innen zur Sitzöffnung 135, so dass die Fläche 134a schräg zur Längsachse A-A verläuft. Die Dichtung kann als ein Dichtungskreis 140 definiert werden, der durch durchgehenden Eingriff des kugelförmigen Glieds 126a mit der Sitzfläche 134a gebildet wird, hier in den 2A und 3 gezeigt. Der Sitz 134 enthält eine Sitzöffnung 135, die sich allgemein entlang der Längsachse A-A der Dosierscheibe erstreckt, und wird durch eine allgemein zylindrische Wand 134b gebildet. Vorzugsweise befindet sich eine Mitte 135a der Sitzöffnung 135 allgemein auf der Längsachse A-A. Nach der Verwendung hierin bezeichnen die Begriffe „stromaufwärts" und „stromabwärts" den Kraftstoffstrom allgemein in einer Richtung vom Einlass durch den Auslass des Kraftstoffeinspritzventils, während sich die Begriffe „nach innen" und „nach außen" auf Richtungen auf die Längsachse A-A zu bzw, von ihr weg beziehen. Und die Längsachse A-A ist als die Längsachse der Dosierscheibe definiert, die bei den bevorzugten Ausführungsformen mit einer Längsachse des Kraftstoffeinspritzventils zusammenfällt.
Stromabwärts der kreisförmigen Wand 134b verjüngt sich der Sitz 134 entlang einem Teil 134c in Richtung einer ersten Dosierscheibenfläche 134e, die um eine Dicke „t" von einer zweiten Dosierscheibenfläche oder Außenfläche 134f beabstandet ist. Die Verjüngung des Teils 134c kann vorzugsweise linear oder bezüglich der Längsachse A-A krummlinig sein, wie zum Beispiel eine lineare Verjüngung 134 (2B) oder eine krummlinige Verjüngung 134c, die eine gekrümmte Verbundkuppel bildet (2C).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Verjüngung des Teils 134c linear (2B) in einer nach unten und nach außen verlaufenden Richtung in einem Verjüngungswinkel β von der Sitzöffnung 135 weg zu einer Stelle radial an mindestens einer Dosieröffnung 142 vorbei. An dieser Stelle erstreckt sich der Sitz 134 und verläuft vorzugsweise parallel zur Längsachse, so dass vorzugsweise eine zylindrische Wandfläche 134d gebildet wird. Die Wandfläche 134d erstreckt sich nach unten und anschließend in einer allgemein radialen Richtung, so dass eine Unterseite 134e gebildet wird, die vorzugsweise senkrecht zur Längsachse A-A verläuft. Als Alternative dazu kann sich der Teil 134c bis zur Fläche 134e des Sitzes 134 erstrecken. Vorzugsweise beträgt der Verjüngungswinkel β ca. 10 Grad bezüglich einer quer zur Längsachse A-A verlaufenden Ebene. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der Verjüngung, wie in 2C gezeigt, um eine krummlinige Verjüngung 134c zweiter Ordnung, die sich für Anwendungen eignet, die möglicherweise eine strengere Kontrolle der konstanten Geschwindigkeit des Kraftstoffstroms benötigen. Im Allgemeinen wird jedoch angenommen, dass sich die lineare Verjüngung 134c für ihren beabsichtigten Zweck bei den bevorzugten Ausführungsformen eignet.
Die Innenfläche 144 der Dosierscheibe 10 nimmt nahe des Außenumfangs der Dosierscheibe 10 die Unterseite 134e entlang einer allgemein ringförmigen Kontaktfläche in Eingriff. Die Sitzöffnung 135 ist vorzugsweise vollständig innerhalb des Umfangs, das heißt eines durch eine gedachte Linie, die eine Mitte jeder von mindestens einer Dosieröffnung 142 verbindet, definierten „Lochkreises" 150 angeordnet. Das heißt, eine gedachte Verlängerung der Fläche des Sitzes 135 erzeugt einen gedachten Öffnungskreis 151 (4A), der sich vorzugsweise im Lochkreis 150 befindet.
Die gedachten Querschnittsverlängerungen der Verjüngung der Sitzfläche 134b konvergieren auf der Dosierscheibe zur Erzeugung eines gedachten Kreises 152 (2B und 4). Des Weiteren konvergieren die gedachten Verlängerungen zu einem Scheitel 139a, der sich im Querschnitt der Dosierscheibe 10 befindet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich der gedachte Kreis 142 der Sitzfläche 134b im Lochkreis 150 der Dosieröffnungen. Der Lochkreis 150 befindet sich vorzugsweise vollständig außerhalb des gedachten Kreises 152. Es wird bevorzugt, dass sich alle der mindestens einen Dosieröffnung 142 außerhalb des gedachten Kreises 152 befindet, so dass sich ein Rand jeder Dosieröffnung auf einen Teil der Grenze des gedachten Kreises befindet, aber nicht innerhalb des gedachten Kreises liegt. Vorzugsweise enthält die mindestens eine Dosieröffnung 142 drei ähnlich konfigurierte Dosieröffnungen, die sich außerhalb des gedachten Kreises 152 befinden.
Zwischen der Sitzöffnung 135 des Sitzes 134 und der Innenfläche 144 der Dosierscheibe 10 ist ein allgemein ringförmiger Kanal 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit gebildet. Insbesondere ist der Kanal 146 anfangs an einem Innenrand 138a zwischen der vorzugsweise zylindrischen Fläche 134b und der sich vorzugsweise linear verjüngenden Fläche 134c gebildet und schließt an einem Außenrand 138b in der Nähe der vorzugsweise zylindrischen Fläche 134d und der Anschlussfläche 134e ab. Wie in den 2B und 2C zu sehen, ändert sich die Querschnittsfläche des Kanals mit der Erstreckung des Kanals vom Innenrand 138a nahe des Sitzes zum Außenrand 138b außerhalb der mindestens einen Dosieröffnung 142, so dass der Kraftstoffstrom mit einer radialen Geschwindigkeit zwischen der Öffnung und der mindestens einen Dosieröffnung beaufschlagt wird.
Das heißt, es ist eine physikalische Darstellung einer besonderen Beziehung entdeckt worden, die es dem Kanal 146 mit gesteuerte Geschwindigkeit gestattet, das durch den Kanal 146 strömende Fluid mit einer konstanten Geschwindigkeit zu beaufschlagen. In dieser Beziehung verjüngt sich der Kanal 146 von einer ersten zylindrischen Fläche nach außen, wobei diese Fläche durch das Produkt aus der Konstanten Pi (π), einer größeren Höhe h₁ in der Nähe der Sitzöffnung 135 mit entsprechendem radialen Abstand D₁ zu einer im Wesentlichen gleichen zylindrischen Fläche, und der Konstanten Pi (π), einer geringeren Höhe h₂ mit entsprechend größerem radialen Abstand D₂ zu der mindestens einen Dosieröffnung 142 definiert wird. Vorzugsweise ist ein Produkt aus der Höhe h₁, dem Abstand D₁ und π ungefähr gleich dem Produkt aus der Höhe h₂, dem Abstand D₂ und π (das heißt D₁·h₁·π = D₂·h₂·π oder D₁·h₁ = D₂·h₂ ) , das durch eine Verjüngung gebildet wird, die entweder linear oder krummlinig sein kann. Es wird angenommen, dass die Höhe h2 insofern mit der Verjüngung in Beziehung steht, als mit größer werdender Höhe h2 ein größerer Verjüngungswinkel β erforderlich wird und je kleiner die Höhe h₂ ist, desto kleiner der erforderliche Verjüngungswinkel β sein kann. Zwischen der vorzugsweise linearen Wandfläche 134d und einer Innenfläche der Dosierscheibe 10 ist ein ringförmiger Raum 148, der vorzugsweise eine zylindrische Form mit einer Länge D₂ aufweist, gebildet. Wie in den 2A und 3 gezeigt, wird durch den Kanal 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit stromabwärts der Sitzöffnung 135 ein Stumpf gebildet, welcher vorzugsweise an einen durch die ringförmige Fläche 148 gebildeten rechtwinkligen Zylinder angrenzt.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird der Zylinder der ringförmigen Fläche 148 nicht verwendet, und statt dessen wird ein Stumpf gebildet, der einen Teil des Kanals 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit bildet. Das heißt, die Kanalfläche 134c erstreckt sich über die ganze Strecke zu der an der Dosierscheibe 10 und in den 2B und 2C gestrichelt gezeigten Fläche 134e. Bei dieser Ausführungsform kann die Höhe h₂ durch Verlängerung des Abstands D₂ von der Längsachse A-A zu einer gewünschten, quer dazu liegenden Stelle und Messen der Höhe h₂ zwischen der Dosierscheibe 10 und der gewünschten Stelle des Abstands D₂ definiert werden. Es wird angenommen, dass die Kanalfläche bei dieser Ausführungsform dazu neigt, ein Sackvolumen des Sitzes zu vergrößern, was bei verschiedenen Kraftstoffeinspritzventilanwendungen unerwünscht sein kann. Vorzugsweise kann der gewünschte Abstand D₂ durch einen Schnittpunkt einer die Kanalfäche 134c oder 134c^` an einer Stelle von mindestens 25 Mikrometern von dem am weitesten außen liegenden Umfang jeder Dosieröffnung 142 nach außen schneidenden Querebene definiert werden.
Es wird angenommen, dass durch Bereitstellung einer konstanten Geschwindigkeit des durch den Kanal 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit strömenden Kraftstoffs eine Empfindlichkeit der Position der mindestens einen Dosieröffnung 142 bezüglich der Sitzöffnung 135 beim Zielen und Verteilen der Strahlen auf ein Minimum reduziert wird. Das heißt, aufgrund von Herstellungstoleranzen kann es schwierig sein, eine akzeptable Konzentrizität der Anordnung von Dosieröffnungen 142 bezüglich der Sitzöffnung 135 zu erreichen. Somit wird angenommen, dass Merkmale der bevorzugten Ausführungsform eine Dosierscheibe für ein Kraftstoffeinspritzventil bereitstellen, von der angenommen wird, dass sie weniger empfindlich für Konzentrizitätsabweichungen zwischen der Anordnung von Dosieröffnungen 142 auf dem Lochkreis 150 und der Sitzöffnung 135 ist. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass für den Fachmann anhand der besonderen Beziehung offensichtlich ist, dass sich die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Konfiguration des Kanals, einschließlich variierender D₁, h₁, D₂ oder h₂ des Kanals 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit, so dass das Produkt aus D₁ und h₁ kleiner oder größer sein kann als das Produkt aus D₂ und h₂ , an einer beliebigen Stelle entlang der Länge des Kanals 146 verringern, erhöhen oder sowohl erhöhen als auch verringern kann. Weiterhin befindet sich nicht nur die Strömung auf einer allgemein konstanten Geschwindigkeit durch eine bevorzugte Konfiguration des Kanals 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit, sondern es ist auch entdeckt worden, dass die Strömung durch die Dosieröffnungen 142 dazu neigt, mindestens zwei Wirbel in den Dosieröffnungen zu erzeugen. Die mindestens zwei in den Dosieröffnungen erzeugten Wirbel können durch Modellierung einer bevorzugten Konfiguration der Kraftstoffdosierkomponenten durch Computational Fluid Dynamics bestätigt werden, von der angenommen wird, dass sie die wahre Beschaffenheit der Fluidströmung durch die Dosieröffnungen darstellt. Wie in 4B gezeigt, neigen zum Beispiel von der Sitzöffnung 135 radial nach außen verlaufende Strömungslinien dazu, sich in der Nähe der Öffnung 142a allgemein nach innen zu krümmen, so dass mindestes zwei Wirbel 143a und 143b in einem Umfang der Dosieröffnungen 142a gebildet werden, die, so die Annahme, die Zerstäubung der Strahlen des aus jeder der Dosieröffnungen 142 austretenden Kraftstoffstroms verbessern.
Darüber hinaus ist durch Beaufschlagung des durch die Sitzöffnung 135 strömenden Kraftstoffs mit einer anderen radialen Geschwindigkeit entdeckt worden, dass ein Krümmungswinkel θ der aus der mindestens einen Dosieröffnung 142 austretenden Kraftstoffstrahlen als eine allgemein lineare Funktion der radialen Geschwindigkeitskomponente des Kraftstoffstroms geändert werden kann. Bei einer hier in 2D gezeigten bevorzugten Ausführungsform wird durch Änderung einer radialen Geschwindigkeitskomponente des (zwischen der Öffnung 135 und der mindestens einen Dosieröffnung 142 durch den Kanal 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit) strömenden Kraftstoffs von ca. 8 Meter/Sekunde auf ca. 13 Meter/Sekunde der Krümmungswinkel dementsprechend von ca. 13 Grad auf ca. 26 Grad geändert. Die radiale Geschwindigkeitskomponente kann geändert werden, indem vorzugsweise die Konfiguration der Kraftstoffdosierkomponenten (einschließlich D₁, h₁, D₂ oder h₂ des Kanals 146 mit gesteuerter Geschwindigkeit) geändert wird, die Durchflussrate des Kraftstoffeinspritzventils geändert wird, oder durch eine Kombination aus beiden.
Darüber hinaus ist auch entdeckt worden, dass sich das Zielen der Strahlentrennung auch durch Ändern des Verhältnisses der Durchgangslänge (oder Öffnungslänge) „t" jeder Dosieröffnung zu dem größten Abstand „D" zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Innenflächen der Dosieröffnung in Bezug zur Längsachse einstellen lässt. Das Verhältnis t/D kann von 0,3 bis 1,0 oder darüber geändert werden. Insbesondere steht der Krümmungswinkel θ mit Bezug auf einen Schwerpunkt 155a eines Sprühmusters bezüglich einer Längsachse linear und umgekehrt im Verhältnis zu dem Streckungsverhältnis t/D, wie hier in 5A für eine bevorzugte Ausführungsform gezeigt. Wenn sich das Verhältnis von ca. 0,3 bis ca. 0,8 ändert, ändert sich hier allgemein der Krümmungswinkel θ linear und umgekehrt von ca. 22 Grad bis auf ca. 8 Grad. Wenn eine kleine Sprühmustergröße, die aber einen großen Krümmungswinkel besitzt, erwünscht ist, wird somit angenommen, dass sich eine Strahlentrennung durch Konfiguration des Geschwindigkeitskanals 146 und des Raums 148 erreichen lässt, während sich die Sprühmustergröße durch Konfiguration des Verhältnisses t/D oder eines bogenförmigen Abstands zwischen jeder Dosieröffnung der Dosierscheibe 10 erreichen lässt. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verhältnis t/D nicht nur den Krümmungswinkel beeinflusst, sondern auch auf lineare und umgekehrte Weise die Größe des aus der Dosieröffnung stammenden Sprühmusters, hier in 5B gezeigt. Die Größe des Sprühmusters, vorzugsweise konisch in Seitenansicht, ist als ein eingeschlossener Winkel θ distaler Strömungswege auf einen Umfang des Sprühmusters stromabwärts des Kraftstoffeinspritzventils definiert. In 5B ändert sich mit sich änderndem Verhältnis von ca. 0,3 zu ca. 0,8 die Sprühmustergröße oder „Kegelgröße", als eingeschlossener Winkel Θ gemessen, allgemein linear und umgekehrt zu dem Verhältnis t/D. Und obgleich die Durchgangslänge „t" (das heißt die Länge der Dosieröffnung entlang der Längsachse A-A) in der Darstellung nach 2B im Wesentlichen gleich der Dicke der Dosierscheibe 10 ist, sei darauf hingewiesen, dass sich die Dicke der Dosierscheibe von der Durchgangslänge „t" der Dosieröffnung 142 unterscheiden kann.
Die Dosierscheibe 10 weist mindestens eine Dosieröffnung 142 auf. Jede Dosieröffnung 142 weist eine Mitte auf, die durch Innenwandflächen definiert wird, und jede Mitte befindet sich auf einem gedachten „Lochkreis" 150, der hier in 4 gezeigt wird. Der Übersicht halber wird in den 3 und 4A jede Dosieröffnung als 142a, 142b, 142c usw. bezeichnet. Obgleich jede Dosieröffnung 142 vorzugsweise kreisförmig ist, so dass der Abstand D allgemein gleich dem Durchmesser der kreisförmigen Öffnung ist (das heißt zwischen diametralen Innenflächen der kreisförmigen Öffnung), können auch andere Öffnungskonfigurationen, wie zum Beispiel eine quadratische, rechteckige oder bogenförmige oder Schlitze, verwendet werden. Der Lochkreis oder zweite Kreis 150 ist in einer vorzugsweise kreisförmigen Konfiguration angeordnet, wobei die Konfiguration bei einer bevorzugten Ausführungsform allgemein konzentrisch zu dem gedachten Kreis 152 sein kann. Ein gedachter Sitzöffnungskreis 151 (4A) wird durch eine gedachte Projektion der Öffnung 135 auf die Dosierscheibe gebildet, so dass sich der gedachte Sitzöffnungskreis 151 außerhalb des gedachten Kreises 152 befindet und vorzugsweise allgemein konzentrisch zu sowohl dem ersten als auch dem zweiten gedachten Kreis 150 ist. Von der Längsachse A-A erstrecken sich zwei senkrechte Ebenen 160a und 160b, die zusammen mit dem Lochkreis 150 den Lochkreis in vier aneinander angrenzende Quadranten A, B, C und D teilen . Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Dosieröffnungen in einem Quadrant auf dem gedachten Kreis 150 angeordnet. Die bevorzugte Konfiguration der Dosieröffnungen 142 und des Kanals gestattet, dass sich ein radial von der Öffnung 135 des Sitzes in einer beliebigen radialen Richtung von der Längsachse weg zur Dosierscheibe erstreckender Strömungsweg „F" zu einer Dosieröffnung oder Öffnung und zu einem bogenförmigen Sektor von mindestens 90 Grad um die Längsachse herum verläuft. Der Strömungsweg ist in dem bogenförmigen Sektor 162 in einem Abstand P stromabwärts der Dosierscheibe 10 begrenzt (7C und 7D). Vorzugsweise beträgt der Abstand P mindestens 50 Millimeter und insbesondere ca. 100 Millimeter stromabwärts der Dosierscheibe.
Neben des Zielens von Strahlen unter Einstellung der radialen Geschwindigkeit und Bestimmung der Kegelgröße durch den Kanal mit gesteuerter Geschwindigkeit bzw. des Streckungsverhältnisses t/D, kann des Weiteren bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform eine Raumausrichtung der nichtabgewinkelten Öffnungen 142 dazu verwendet werden, die Form des Kraftstoffsprühmusters durch Ändern des bogenförmigen Abstands "L" zwischen den Dosieröffnungen 142 entlang einem Lochkreis 150 zu formen. Die 6A–6C zeigen die Auswirkung der Anordnung der Dosieröffnungen 142 in allmählich größer werdenden Abständen zwischen den Dosieröffnungen 142, um Vergrößerungen der Einzelkegelgröße δ jeder Dosieröffnung 142 bei entsprechenden Verkleinerungen des Krümmungswinkels zu. erreichen. Diese Auswirkung lässt sich ausgehend von der Dosierscheibe 10a und weiter bis zur Dosierscheibe 10c erkennen.
In 6A wird durch relativ enge bogenförmige Abstände L₁ und L₂ (wobei bei einer bevorzugten Ausführungsform L₁ = L₂ und L₃ > L₂ ) der Dosieröffnungen bezüglich einander ein schmales Kegelmuster gebildet. In 6B wird durch Beabstandung der Dosieröffnungen 142 in einem größeren bogenförmigen Abstand (wobei bei einer bevorzugten Ausführungsform L₄ = L₅ und L₆ > L₄ ) als die bogenförmigen Abstände in 6A ein relativ breites Kegelmuster bei einem relativ kleinen Krümmungswinkel gebildet. In 6C wird durch Beabstandung der Dosieröffnungen 142 in noch größeren bogenförmigen Abständen (wobei bei einer bevorzugten Ausführungsform L₇ = L₈ und L₉ > L₇) zwischen jeder Dosieröffnung 142 ein noch breiteres Kegelmuster bei einem noch kleineren Krümmungswinkel gebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass in diesen Beispielen der bogenförmige Abstand L₁ größer oder kleiner als L₂, L₄ größer oder kleiner als L₅ und L₇ größer oder kleiner als L₈ sein kann und dass ein bogenförmiger Abstand ein linearer Abstand zwischen am nächsten beieinander liegenden Innenwandflächen oder Rändern von jeweiligen benachbarten Dosieröffnungen auf dem Lochkreis 151 sein kann. Vorzugsweise ist der lineare Abstand größer gleich der Dicke „t" der Dosierscheibe. Die Dicke „t" beträgt mindestens 50 Mikrometer. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Dicke „t" aus einer Gruppe von 50, 75, 100, 125, 150 oder 200 Mikrometern ausgewählt sein.
Die Einstellung der bogenförmigen Abstände kann auch in Verbindung mit dem zuvor beschriebenen Verfahren verwendet werden, um die Sprühgeometrie (schmaleres Sprühmuster bei größerem Sprühwinkel bis breiteres Sprühmuster bei jedoch einem kleineren Krümmungswinkel θ) eines Kraftstoffeinspritzventils unter Verwendung von nichtabgewinkelten Dosieröffnungen (das heißt Öffnungen mit einer allgemein geraden Bohrung allgemein parallel zur Längsachse A-A) individuell auf eine bestimmte Motorausführung abzustimmen.
In der Darstellung von 7 spritzt das Kraftstoffeinspritzventil einen Kraftstoffsprühmusterstrahl ähnlich dem von 6A ein. In 7A ist das Kraftstoffeinspritzventil um 90 Grad gedreht. Das heißt, bei einer Konfiguration des Sprühstrahls liegt bei einer dreidimensionalen perspektivischen Ansicht von 7B die Schwerpunktachse 155a auf einer senkrecht zur Achse Z verlaufenden Ebene, während sie auf einer durch die Achsen X und A-A definierten Ebene angeordnet ist, so dass der Sprühstrahl durch einen bogenförmigen Sektor 161 um ca. 180 Grad begrenzt wird. Das Sprühstrahlmuster weist einen eingeschlossenen Winkel δ auf, gemessen von einer gedachten Schwerpunktachse 155a des Strahls zur Längsachse, und kann, wie oben beschrieben, durch Ändern der bogenförmigen Abstände zwischen den Öffnungen und des Verhältnisses t/D konfiguriert werden. Bei einer anderen Konfiguration ist der Sprühstrahl 155b vorzugsweise in einem Krümmungswinkel θ bezüglich einer durch die Achse X und die Längsachse A-A gebildeten Ebene gekrümmt. Es sei darauf hingewiesen, dass mindestens ein Strahl, der in den 7C und 7D durch eine Schwerpunktachse 155b dargestellt wird, gekrümmt sein kann, so dass der Strahl in einen bogenförmigen Sektor 162 von mindestens 90 Grad um die Längsachse herum, der sich ca. 100 Millimeter stromabwärts der Dosierscheibe 10 erstreckt, gezielt wird. Der bogenförmige Sektor 162 wird durch zwei Ebenen 160a und 160b begrenzt, die die Längsachse A-A schneiden und parallel dazu verlaufen.
Der Krümmungswinkel θ und die Kegelgröße δ der Kraftstoffstrahlen stehen mit dem Streckungsverhältnis t/D in Beziehung. Mit sich vergrößerndem oder verkleinerndem Streckungsverhältnis vergrößern oder verkleinern sich der Krümmungswinkel θ und die Kegelgröße δ dementsprechend mit verschiedenen Geschwindigkeiten. Wenn der Abstand D konstant gehalten wird, gilt, je größer die Dicke „t", desto kleiner der Krümmungswinkel θ und die Kegelgröße δ. Umgekehrt gilt, wenn die Dicke „t" kleiner ist, dann sind der Krümmungswinkel θ und die Kegelgröße δ größer. Wie weiter oben erwähnt, kann die Kegelgröße δ größer oder kleiner eingestellt werden, indem der Strömungskanal so konfiguriert wird, dass er für eine Erhöhung bzw. Verringerung der radialen Geschwindigkeitskomponente des durch den Kanal strömenden Kraftstoffs sorgt.
Im Betrieb befindet sich das Kraftstoffeinspritzventil 100 anfangs in der in 1 gezeigten nichtspritzenden Stellung. In dieser Stellung besteht zwischen der ringförmigen Endfläche 110b des Krafstoffeinlassrohrs 110 und der gegenüberliegenden ringförmigen Endfläche 124a des Ankers 124 ein Arbeitsspalt. Das Spulengehäuse 121 und das Rohr 12 berühren sich bei 74 und bilden eine Statorkonstruktion, die der Spulenanordnung 8 zugeordnet ist. Der nichtferromagnetische Mantel 110a gewährleistet, dass bei Erregung der elektromagnetischen Spule 122 der magnetische Fluss einem Weg folgt, der den Anker 124 enthält. Ausgehend am unteren axialen Ende des Gehäuses 34, wo dieses durch eine hermetische Laserschweißung mit dem Körpermantel 132a verbunden ist, erstreckt sich der magnetische Kreis durch den Körpermantel 132a, den Körper 130 und die Öse zum Anker 124 und vom Anker quer über den Arbeitsspalt 72 zum Einlassrohr 110 und zurück zum Gehäuse 121.
Wenn die elektromagnetische Spule 122 erregt ist, kann die Federkraft am Anker 124 überwunden werden, und der Anker wird zum Einlassrohr 110 hin angezogen, wodurch der Arbeitsspalt 72 verkleinert wird. Dadurch wird das Verschlussglied 126 vom Sitz 134 abgehoben und das Kraftstoffeinspritzventil geöffnet, so dass mit Druck beaufschlagter Kraftstoff im Körper 132 durch die Sitzöffnung und durch an der Dosierscheibe 10 ausgebildete Öffnungen strömt. Es sei hier darauf hingewiesen, dass das Stellglied so angebracht sein kann, dass ein Teil des Stellglieds im Kraftstoffeinspritzventil und ein Teil außerhalb des Kraftstoffeinspritzventils angeordnet sein kann. Wenn die Spule nicht mehr erregt ist, schiebt die Vorspannfeder 116 das Verschlussglied in die geschlossene Stellung auf dem Sitz 134.
Wie beschrieben, sind die bevorzugten Ausführungsformen, einschließlich der Zieltechniken oder -verfahren, nicht auf das beschriebene Kraftstoffeinspritzventil beschränkt, sondern können zum Beispiel in Verbindung mit anderen Kraftstoffeinspritzventilen verwendet werden, wie zum Beispiel das in der am 27. Februar 1996 eingereichten US-PS 5,494,225 angeführte Kraftstoffeinspritzventil oder die in der am 25. April 2002 veröffentlichten schwebenden US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002/0047054 A1 angeführten modularen Kraftstoffeinspritzventile, wobei hiermit auf diese beiden Schriften in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen offenbart worden ist, sind zahlreiche Modifikationen, Abänderungen und Änderungen der beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert wird. Demgemäß soll die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern den durch die Ausdrucksweise der folgenden Ansprüche und deren Äquivalente definierten vollen Schutzbereich umfassen.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil, das Folgendes umfasst: ein Gehäuse mit einem sich zwischen einem Einlass und einem Auslass entlang einer Längsachse erstreckenden Durchgang; einen Sitz mit einer zum Einlass weisenden Dichtungsfläche, die eine Sitzöffnung bildet, einer von der Dichtungsfläche beabstandeten und zum Auslass weisenden Anschlusssitzfläche, und einer allgemein schräg zur Längsachse verlaufenden und zwischen der Sitzöffnung und der Anschlusssitzfläche angeordneten ersten Kanalfläche; ein im Durchgang angeordnetes Verschlussglied, das an die Dichtungsfläche angrenzt und somit allgemein in einer Position Kraftstoffstrom durch die Sitzöffnung ausschließt, wobei das Verschlussglied an ein magnetisches Stellglied gekoppelt ist, das, wenn es erregt ist, das Verschlussglied von der Dichtungsfläche des Sitzes weg positioniert, um Kraftstoffstrom durch den Durchgang und am Verschlussglied vorbei zu gestatten; und eine Dosierscheibe in der Nähe des Sitzes, so dass eine gedachte Projektion der Dichtungsfläche auf die Dosierscheibe einen ersten gedachten Kreis um die Längsachse herum definiert, wobei die Dosierscheibe eine zweite Kanalfläche aufweist, die der ersten Kanalfläche gegenüberliegt, wodurch ein Strömungskanal gebildet wird, wobei die Dosierscheibe mindestens eine außerhalb des ersten gedachten Kreises angeordnete Dosieröffnung aufweist und sich jede der mindestens einen Dosieröffnung zwischen der zweiten Kanalfläche und einer Außenfläche der Dosierscheibe allgemein parallel zur Längsachse erstreckt, wobei die mindestens eine Dosieröffnung auf einem Quadranten angeordnet ist, der durch eine erste und eine zweite senkrechte Ebene definiert wird, die parallel zur Längsachse verlaufen und diese schneiden, so dass bei Erregung des Verschlussglieds durch die Spule in die betätigte Stellung, ein Kraftstoffstrom durch die mindestens eine Dosieröffnung auf einen bogenförmigen Sektor von mindestens 90° um die Längsachse herum nahe der Dosierscheibe gezielt wird.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Dosieröffnung drei Dosieröffnungen umfasst, die auf einem zweiten gedachten Kreis außerhalb des ersten gedachten Kreises, der zum ersten gedachten Kreis allgemein konzentrisch ist, angeordnet sind.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Dosieröffnung zwei Dosieröffnungen umfasst, die in einem ersten bogenförmigen Abstand bezüglich einander auf einem zweiten gedachten Kreis außerhalb des ersten gedachten Kreises, der zum ersten gedachten Kreis allgemein konzentrisch ist, angeordnet sind.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Dosieröffnung mindestens drei Dosieröffnungen umfasst, die in verschiedenen bogenförmigen Abständen auf einem zweiten gedachten Kreis außerhalb des ersten gedachten Kreises, der zum ersten gedachten Kreis allgemein konzentrisch ist, angeordnet sind.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, bei dem die Außenfläche von der zweiten Kanalfläche der Dosierscheibe um eine erste Dicke von mindestens 50 Mikrometern beabstandet ist und eine erste bogenförmige Beabstandung einen linearen Abstand zwischen am nächsten gelegenen Rändern benachbarter Dosieröffnungen um mindestens gleich ungefähr der ersten Dicke umfasst.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, bei dem die erste Dicke der Dosierscheibe eine Dicke umfasst, die aus einer Gruppe aus ungefähr 75, 100, 150 und 200 Mikrometern ausgewählt ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, bei dem die erste Dicke der Dosierscheibe eine Dicke von ca. 125 Mikrometern umfasst.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Dosieröffnung mindestens eine Dosieröffnung mit einem Streckungsverhältnis von zwischen ca. 0,3 und 1,0 umfasst, wobei das Streckungsverhältnis allgemein gleich ca. einer Länge der mindestens einen Dosieröffnung zwischen der zweiten Kanal- und der Außenfläche geteilt durch ca. den größten Abstand senkrecht zur Längsachse zwischen beliebigen zwei diametralen Innenflächen der mindestens einen Dosieröffnung ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, bei dem das Streckungsverhältnis zu einem eingeschlossenen Winkel des Kraftstoffstroms durch jede Dosieröffnung zwischen ca. fünfzehn Grad bis ca. fünf Grad auf lineare Weise umgekehrt und allgemein in Beziehung steht.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei dem die erste Kanalfläche einen Innenrand, der in ungefähr einem ersten Abstand von der Längsachse und in ungefähr einer ersten Entfernung entlang der Längsachse bezüglich der Dosierscheibe angeordnet ist, und einen Außenrand, der in ungefähr einem zweiten Abstand von der Längsachse und in ungefähr einer zweiten Entfernung von der Dosierscheibe entlang der Längsachse angeordnet ist; umfasst, so dass ein Produkt aus dem ersten Abstand und der ersten Entfernung allgemein gleich einem Produkt aus dem zweiten Abstand und der zweiten Entfernung ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, bei dem sich der zweite Abstand an einem Schnittpunkt einer quer zur Längsachse verlaufenden Ebene und der Kanalfläche befindet, so dass sich der Schnittpunkt mindestens 25 Mikrometer radial außerhalb des Umfangs einer Dosieröffnung befindet.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei dem die Projektion der Dichtungsfläche weiter an einem in der Dosierscheibe angeordneten gedachten Scheitel konvergiert und der Kanal einen zweiten Teil umfasst, der sich von dem ersten Teil erstreckt, wobei der zweite Teil bei Erstreckung des Kanals entlang der Längsachse eine konstante Querschnittsfläche aufweist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei dem sich der bogenförmige Sektor um mindestens 50 Millimeter von einer Außenfläche der Dosierscheibe erstreckt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, bei dem sich der bogenförmige Sektor um ca. 180 Grad um die Längsachse herum erstreckt.
Verfahren zur Steuerung eines Kraftstoffstrom-Spritzwinkels durch mindestens eine Dosieröffnung eines Kraftstoffeinspritzventils auf einen um die Längsachse herum angeordneten bogenförmigen Sektor, wobei das Kraftstoffeinspritzventil Folgendes aufweist: einen sich zwischen einem Einlass und einem Auslass entlang einer Längsachse erstreckenden Durchgang, einen Sitz und eine Dosierscheibe in der Nähe des Auslasses, wobei der Sitz eine zum Einlass weisende Dichtungsfläche, die eine Sitzöffnung bildet, eine von der Dichtungsfläche beabstandete und zum Auslass weisende Anschlusssitzfläche und eine erste Kanalfläche, die allgemein schräg zur Längsachse verläuft und zwischen der Sitzöffnung und der Anschlusssitzfläche angeordnet ist, aufweist, ein im Durchgang angeordnetes Verschlussglied, das an ein magnetisches Stellglied gekoppelt ist, das, wenn es erregt ist, das Verschlussglied so positioniert, dass ein Kraftstoffstrom durch den Durchgang und am Verschlussglied vorbei durch die Sitzöffnung gestattet wird, wobei die Dosierscheibe mindestens eine Dosieröffnung aufweist, die zwischen einer zweiten Fläche und einer Außenfläche verläuft, die entlang der Längsachse beabstandet sind, wobei die zweite Fläche zur ersten Kanalfläche weist, so dass eine gedachte Projektion der Dichtungsfläche auf eine Dosierscheibe einen ersten gedachten Kreis definiert, wobei man bei dem Verfahren die Dosieröffnungen außerhalb des ersten gedachten Kreises und auf einem durch die erste und die zweite senkrechte Ebene, die parallel zu einer Längsachse der Dosierscheibe verlaufen und diese schneiden, definierten Quadranten anordnet, wobei die Dosieröffnungen allgemein parallel zur Längsachse durch die zweite Fläche und die Außenfläche der Dosierscheibe verlaufen; und bei Betätigung des Kraftstoffeinspritzventils einen Kraftstoffstrom durch die mindestens eine Dosieröffnung in einen bogenförmigen Sektor von mindestens 90 Grad um die Längsachse herum zielt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem man beim Anordnen der Dosieröffnungen eine allgemein konische Sprühabmessung des Strömungswegs als Funktion von einer ersten bogenförmigen Entfernung oder einem Streckungsverhältnis der mindestens einen Dosieröffnung erzeugt, wobei die konische Sprühabmessung des Strömungswegs durch einen eingeschlossenen Winkel des Außenumfangs der konischen Sprühabmessung stromabwärts des Kraftstoffeinspritzventils definiert wird, und wobei das Streckungsverhältnis allgemein gleich ungefähr einer Länge der mindestens einen Dosieröffnung zwischen der zweiten Kanalfläche und der dritten Kanalfläche geteilt durch ungefähr den größten Abstand senkrecht zur Längsachse zwischen beliebigen zwei diametralen Innenflächen der mindestens einen Dosieröffnung ist.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem man beim Erzeugen: eine erste bogenförmige Entfernung vergrößert, um den eingeschlossenen Strömungswegwinkel zu vergrößern; und die erste bogenförmige Entfernung verkleinert, um den eingeschlossenen Strömungswegwinkel zu verkleinern.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der eingeschlossene Winkel zwischen ca. 10 und 20 Grad liegt und eine erste bogenförmige Entfernung einen linearen Abstand zwischen am nächsten gelegenen Rändern benachbarter Dosieröffnungen umfasst, der mindestens gleich ungefähr der ersten Dicke ist.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem man beim Zielvorgang den Strömungsweg im bogenförmigen Sektor in einem Krümmungswinkel bezüglich einer parallel zur Längsachse verlaufenden und diese schneidenden Ebene als Funktion eines ersten Streckungsverhältnisses jeder Dosieröffnung ausrichtet, wobei das Streckungsverhältnis allgemein gleich ungefähr einer Länge der mindestens einen Dosieröffnung zwischen der zweiten Kanal- und Außenfläche über ungefähr den größten Abstand senkrecht zur Längsachse zwischen beliebigen zwei diametralen Fläche der mindestens einen Dosieröffnung ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem man beim Ausrichten den Krümmungswinkel durch: Erhöhen des Streckungsverhältnisses zur Verkleinerung des Krümmungswinkels oder Verkleinern des Streckungsverhältnisses zur Vergrößerung des Krümmungswinkels ändert.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem man beim Ausrichten den eingeschlossenen Winkel der Kegelgröße durch: Erhöhen einer radialen Geschwindigkeit des durch den Kanal strömenden Kraftstoffs zur Vergrößerung des eingeschlossenen Winkels oder Verringern einer radialen Geschwindigkeit des durch den Kanal strömenden Kraftstoffs zur Vergrößerung des eingeschlossenen Winkels ändert.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem man beim Zielvorgang mindestens zwei Wirbel erzeugt, die sich in einem Umfang der mindestens einen Dosieröffnung befinden, so dass die Zerstäubung des Strömungswegs außerhalb der mindestens einen Dosieröffnung verbessert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem man beim Zielvorgang des Kraftstoffstroms die erste Kanalfläche zwischen einem Innenrand in ungefähr einem ersten Abstand von der Längsachse und in ungefähr einer ersten Entfernung entlang der Längsachse bezüglich der Dosierscheibe und einem Außenrand in ungefähr einem zweiten Abstand von der Längsachse und in ungefähr einer zweiten Entfernung von der Dosierscheibe entlang der Längsachse konfiguriert, so dass ein Produkt aus dem ersten Abstand und der ersten Entfernung allgemein gleich einem Produkt aus der zweiten Entfernung und dem zweiten Abstand ist.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem sich der zweite Abstand an einem Schnittpunkt einer quer zur Längsachse verlaufenden Ebene und der Kanalfläche befindet, so dass der Schnittpunkt mindestens 25 Mikrometer radial außerhalb des Umfangs einer Dosieröffnung liegt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem man beim Zielvorgang den Kraftstoffstrom in einen sich mindestens 50 Millimeter entlang der Längsachse erstreckenden bogenförmigen Sektor zielt.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der bogenförmige Sektor einen bogenförmigen Sektor von ca. 180 Grad um die Längsachse umfasst.