DE68924202T2 - Überschall-Kraftstoff-Einspritzdüse. - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Einspritzgerät für eine Brennkraftmaschine wie einen Kraftfahrzeugmotor o.dergl. und insbesondere den Aufbau einer Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse, die mit einer Funktion zum Ultraschall- Zerstäuben von Flüssigtreibstoff zum Einspritzen in einen Benzinmotor versehen ist.
• Die Entwicklung von Brennkraftmaschinen wurde darauf gerichtet, ihr Verhalten und ihren Wirkungsgrad mit Bezug auf die Kraftstoff-Ökonomie und Verbrennungswirksamkeit und mit gebührender Beachtung der Abgasvorschriften zu verbessern. Beispielsweise konnte beobachtet werden, daß zum Erhalten eines optimalen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei Kraftfahrzeug-Motoren die Tendenz bestand, Kraftstoff-Einspritzverfahren statt Vergaser- Verfahren einzusetzen. In diesem Zusammenhang wurden neue Kraftstoff-Verdampfer mit elektronischen Steuerungen entwikkelt, die auf der hohen Genauigkeit von Luftströmungs-Messungen beruhen, und sie wurden weiter an ein insgesamt computergesteuertes System zur Zündpunkt-Zeitgabe, Klopfverhinderung, Abgas-Rückführung und andere motordynamische Parameter angepaßt. Die Verbesserung von Maschinen wurde durch schrittweise Verbesserung jedes dynamischen Kennwertes des Motors vorangebracht.
• Eine Kraftstoff-Einspritzdüse ist ein Bauelement, das Flüssigkraftstoff in Mengen einspritzt, die an den gemessenen Wert der Ansaugluftströmung angepaßt sind. Die Kraftstoffmengen sind proportional zur Ventilöffnungszeit, d.h. der Kraftstoff wird mit einem konstanten Druck durch eine festgelegte Ventilöffnung entlassen, bestimmt durch ein Steuersignal während der Ventilöffnungszeit, die durch EIN/AUS-Steuersignale festgelegt wird. Um weiter den Wirkungsgrad der Kraftstoff-Verbrennung zu erhöhen, wurden Versuche unternommen, die Form einer Einspritzöffnung und/oder einer Nadel des Einspritzventils zu verbessern, um in dein gerade der Einspritzung unterliegenden Kraftstoff eine Scherkraft zu erzeugen. In letzter Zeit wurden auch Kraftstoff-Einspritzdüsen mit Ultraschall-Zerstäubung vorgeschlagen. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Düse wird beschrieben in der JP-OS 70656/87, die die Grundlage des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bildet. Eine in dieser Offenlegungsschrift geoffenbarte Kraftstoff-Einspritzdüse ist grundsätzlich zusammengesetzt aus einer feststehenden Nadel und einem Schwinger, der, mit einem in Zusammenwirkung mit der Nadel arbeitenden Ventilteil versehen, einen Kraftstoffstrom in die Nadel absperren oder herauslassen und daraufhin den eingespritzten Kraftstoff durch die Einwirkung von Ultraschall- Schwingungen zerstäuben kann. Die Nadel ist ein Zylinder mit einem oberen Flansch, der eine Kraftstoff-Zuführöffnung zur Verbindung mit einem Kraftstoff-Zuführmittel besitzt, mit einem Kraftstoff-Durchlaß, in den ein Filter zur Reinigung des Kraftstoffes eingesetzt ist, mit einer ringförmigen Durchgangsbohrungs-Verbindung mit dem oberen Ende des Kraftstoff-Durchlasses und der Außenseite der Nadel und mit einem integral an dem spitzen Ende ausgebildeten Nadelventil. Der Schwinger, in den die Nadel mit einem bevorzugten Freiraum von etwa 20 um lose eingepaßt ist, besitzt einen oberen Seitenflansch, an dem ein Ultraschallschwingungs-Erzeugungsmittel, das aus einem ringförmigen piezoelektrischen Element zusammengesetzt ist, mit Hilfe einer Mutter angebracht ist und besitzt in seinem unteren Teil eine zentrale Einspritzöffnung, eine sich nach außen vergrößernde mehrstufige Öffnung und einen Ventilsitz, der an dem Nadelventil anliegt. Das Gehäuse, das einen Schwinger mit einer lose darin eingesetzten Nadel umschließt, ist an dem Gewindeabschnitt des Nadelflansches angeschraubt. Ein Federmittel zum Andrücken des Schwingers an die Nadel, um sie normalerweise geschlossen zu halten, ist zwischen der unteren Fläche des Flansches des Schwingers und dem Schulterteil des Gehäuses in der Nähe der Einspritzöffnung eingesetzt. Ein Mittel zum Erzeugen einer Anziehungskraft, das aus ringförmigen laminierten piezoelektrischen Elementen zusammengesetzt ist, die von der Nadel durch eine Art von Isolierung isoliert sind, ist zwischen die obere Fläche der Mutter des Schwingers und die untere Fläche des Flansches eingesetzt. Wenn ein Spannungsimpulssignal an das Anziehungskraft-Erzeugermittel angelegt wird, bewegt sich der Schwinger gegen die Kraft des Federmittels nach unten, um das Ventil zu öffnen. Wenn das Ventil geöffnet ist, schießt der Kraftstoff, der von dem Durchlaß durch die ringförmige Durchgangsbohrung in die Wirbelkammer eingeströmt ist, durch die Einspritzöffnung heraus, strömt laminiert durch die Stufenbohrung und wird mittels der durch den Schwinger während des Anliegens eines Ultraschall-Signals an dem Ultraschallvibration-Erzeugungsmittel erzeugten Vibrationen zerstäubt.
• Das Anlegen eines Ultraschall-Signals an das Ultraschallvibration-Erzeugungsmittel kann synchronisiert sein oder kann zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit Bezug auf das Anlegen der pulsierenden Spannung an den Anziehungskraft-Erzeuger erfolgen. Der vorstehend erwähnte "Stand der Technik" besitzt einige Probleme, wie nachfolgend gezeigt wird:
• Das erste Problem tritt bei dem laminierten piezoelektrischen Element auf, das in dem Anziehungskraft-Erzeugermittel eingesetzt ist, da es im Vergleich zu dem allgemein benutzten Elektromagnetmittel wie einer Beaufschlagungswicklung zur Erzeugung einer Anziehungskraft ein schnelleres Ansprechverhalten besitzt. Da jedoch das vorher erwähnte Schwingsystem auf die Masse des Schwingers und die Elastizität des Federmittels abgestimmt ist, ist die Grundbedingung für die Verbesserung der Ansprechgeschwindigkeit des Systems die Verringerung der Vibratormasse. Der Schwinger ist jedoch ein Zylinder beträchtlicher Größe mit einer lose darin eingesetzten Nadel und besitzt einen gestuften Abschnitt, was ein zu dem vorher erwähnten Ziel konträres Ergebnis erbringt.
• Das zweite Problem besteht darin, daß der Schwinger synchron oder mit einer gewissen Zeitdifferenz bezüglich der Ultraschallschwingungs-Erzeugung angesteuert werden kann, es jedoch ziemlich schwierig ist, den Schwingerantrieb mit dem Antrieb des Ultraschallschwingungs-Generators praktisch zu synchronisieren, da der Schwinger mit seiner großen Masse eine gewisse Bewegungsverzögerung besitzt. Demzufolge wird es bei einem Betrieb des Gerätes mit niedriger Geschwindigkeit unmöglich, den Schwinger mit Ultraschall rechtzeitig anzusteuern, um den Kraftstoff wirksam zu zerstäuben.
• Das dritte Problem betrifft das Verfahren zum Einstellen der Druckkraft des Federmittels. Um die Ansprechgeschwindigkeit des Ultraschallschwinger-Systems zu verbessern, ist es auch nötig, die Kraft des Federmittels auf einen Optimalwert einzustellen. Bei einem herkömmlichen Gerät ist ein Mittel zum Einstellen der Federkraft ein Gewindeabschnitt, durch den die Federkraft nicht korrekt eingestellt werden kann.
• Das vierte Problem besteht darin, daß ein Versatz des Schwingers durch die Einwirkung des Anziehungskraft-Erzeugermittels durch die an das piezoelektrische Element angelegte Spannung bestimmt wird. Da die piezoelektrische Konstante sich entsprechend der Temperatur des Elements ändern kann, kann das erwähnte Verfahren die korrekte Öffnung des Ventils, d.h. die korrekte Proportionalität der Strömungskurve zur Länge des an dem Element anliegenden Impulssignals nicht sicherstellen.
• Weiter wird in der JP-OS 222552/85 ein Verfahren geoffenbart, bei dem Flüssigtreibstoff in feine Tröpfchen zerstäubt wird, indem der Kraftstoff durch einen durch Ultraschallwellen angesteuerten Schwinger hindurchgedrückt wird. Eine Ultraschall- Zerstäubung von Flüssigtreibstoff kann in solcher Weise vollbracht werden, daß Flüssigtreibstoff periodisch in eine Zerstäuberkammer eingeführt wird bei kontinuierlicher Erregung von Ultraschall-Schwingern, oder mit synchroner periodischer Anregung von Ultraschall-Schwingern. Beispielsweise wird im Falle der Benutzung einer Ultraschall-Zerstäubereinheit zum Einspritzen von zerstäubtem Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine, wie sie in der JP-OS 222552/85 gezeigt ist, dargestellt, daß der Kraftstoff periodisch in eine Zerstäuberkammer eingeleitet wird, bei der Vibrationen kontinuierlich stattfinden. Weiter wird in der JP-OS 138557/86, welche die Grundlage für den Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 2 bildet, eine aufgrund der in JP-OS 222552/85 dargestellten entwickelte Elektromagnet-Ultraschall-Einspritzdüse vorgeschlagen. Diese erwähnte Elektromagnet-Ultraschall-Einspritzdüse umfaßt einen Ultraschall-Generator, einen an einem Ende mit dem Ultraschall- Generator verbundenen schlanken Schwinger mit einem Kantenabschnitt an dem anderen Ende, wobei der Schwinger lose in ein Gehäuse eingesetzt ist, ein Hohlnadelventil mit einem integral an seinem oberen Ende befestigten Kern, der gleitbar an den Schwinger so angepaßt ist, daß er in der Nähe des Kantenabschnitts des Schwingers sitzt, einen Kraftstoffkanal zum Zuführen von Flüssigkeit in den Kantenabschnitt, ein eine Druckkraft auf das Hohlnadelventil ausübendes Federmittel, um normalerweise den Kanal geschlossen zu halten, ein Elektromagnetmittel zum Beaufschlagen des Kernes in der Weise, daß das Hohlnadelventil gegen die Kraft des Federmittels bewegt wird, um dadurch den Kanal zu öffnen, und einen an einem ringförmigen Schlitz des Hohlnadelventils anliegenden Anschlag, der die Begrenzung der Bewegung des Hohlnadelventils durch einen Axial-Freiraum zwischen dem Anschlag und dem ringförmigen Schlitz des Nadelventils bestimmt. Die in den Kantenabschnitt durch den geöffneten Kanal einströmende Menge von Flüssigtreibstoff ist proportional zu der Zeitlänge, während der das Elektromagnetmittel beauf schlagt gehalten wird. Der Schwinger ist an einem Ende an einer Anbringungsplatte befestigt, die als ein Knoten des Schwingungssystems dient, und besitzt an seinem anderen Ende den Kantenabschnitt, um Ultraschall-Schwingungen zu erzeugen. Flüssigtreibstoff wird durch Ultraschall-Schwingungen einer Zerstäubung unterworfen und in eine Brennkammer gerichtet.
• Bei dem erwähnten Stand der Technik kann die festgelegte Flüssigtreibstoffmenge, die proportional zur Beaufschlagungszeit des Elektromagnetmittels ist, in den Kantenabschnitt des Schwingers eingeführt werden durch Aufrechterhalten eines konstanten Drucks auf den Kraftstoff zum Durchleiten durch den Kanal. Da die Bewegung (bewegte Masse) des Hohlnadelventils zusammen mit der Federkraft des Federmittels und die Elektromagnetkraft des Elektromagnetmittels das Sekundär-Schwingungssystem bilden, ist es zur Erzielung eines raschen Ansprechverhaltens der Bewegung des Hohlnadelventils notwendig, die Druckkraft des Federmittels einzustellen. Der Stand der Technik zeigt jedoch kein derartiges Einstellmittel. Für den praktischen Einsatz der Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse ist es notwendig, ein Mittel zum Einstellen der Federkraft des Federmittels vorzusehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer üblichen Ultraschall- Kraftstoff-Einspritzdüse nach dem Stand der Technik;
• Fig. 2 ist eine Ansicht zur Erklärung einer die vorliegende Erfindung umfassenden Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse: Fig. 2 (A) ist eine Seiten-Schnittansicht der Düse und Fig. 2(B) ein Querschnitt nach Linie B-B der Fig. 2(A);
• Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Nadelventils;
• Fig. 4 ist eine Aufbaudarstellung zur Erklärung einer anderen Ausführung eines Kraftstoff-Einspritzventils, die nicht in Übereinstimmung mit dem Gegenstand nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 ist;
• Fig. 5 ist eine Ansicht zur Erklärung eines Beispiels einer herkömmlichen Flüssigtreibstoff-Einspritzdüse;
• Fig. 6 und 7 sind Ansichten zur Erklärung einer anderen Ausführung einer Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse nach der vorliegenden Erfindung: Fig. 6 ist eine Schnitt-Seitenansicht der Düse und Fig. 7 eine Frontansicht, in Richtung der Pfeile Y in Fig. 6 gesehen;
• Fig. 8(A) und (B) sind detaillierte Darstellungen des in Fig. 6 gezeigten Einstellmittels.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
• Fig. 1 ist eine Ansicht einer Kraftstoff-Einspritzdüse, wie sie in der JP-OS 70656/87 geoffenbart ist. Das Gerät ist grundsätzlich zusammengesetzt aus einer fest liegenden Nadel 1 und einem Schwinger 2, der mit einem in Zusammenwirkung mit der Nadel 1 arbeitenden Ventilteil versehen, einen Kraftstoffstrom in die Nadel absperren oder herauslassen und daraufhin den eingespritzten Kraftstoff durch die Einwirkung von Ultraschall- Schwingungen zerstäuben kann. Die Nadel 1 ist ein Zylinder mit einem oberen Flansch 4 mit einer Kraftstoff-Zuführöffnung 3 zur Verbindung mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten Kraftstoff- Zuführmittel, einem Kraftstoff-Kanal 6 mit einem darin eingesetzten Filter 5 zum Reinigen des Kraftstoffes, einer ringförmigen Durchgangsbohrung 7, die das obere Ende des Kraftstoff- Kanals 6 mit der Außenseite der Nadel verbindet und einem an dem spitzen Ende integral ausgebildeten Nadelventil 8. Der Schwinger 2, in den die Nadel 1 lose mit dem bevorzugten Freiraum von etwa 20 um eingepaßt ist, besitzt einen oberen Seitenflansch 9, an dem ein aus einem ringförmigen piezoelektrischen Element zusammengesetztes Ultraschallvibration-Erzeugermittel 10 mit Hilfe einer Mutter 11 befestigt ist, und an seinem unteren Teil eine zentrale Einspritzbohrung 12, eine sich nach außen vergrößernde mehrstufige Öffnung 13 und einen an dem Nadelventil 8 anliegenden Ventilsitz 14. Das den Schwinger 2 mit der lose darin eingesetzten Nadel umschließende Gehäuse 16 ist auf den Gewindeabschnitt 15 des Flansches 4 der Nadel 1 aufgeschraubt. Ein Federmittel 18 zum Anpressen des Schwingers 2 an die Nadel 1, um die Nadel 1 normal geschlossen zu halten, ist zwischen der unteren Fläche des Flansches 9 des Schwingers 2 und dem Schulterteil 17 des Gehäuses 16 in der Nähe der Einspritzöffnung 12 eingesetzt. Ein Mittel 20 zum Erzeugen einer Anziehungskraft, das aus ringförmigen laminierten piezoelektrischen Elementen zusammengesetzt ist, die durch eine Art Isolationsschicht 19 gegen die Nadel isoliert sind, ist zwischen der oberen Fläche der Mutter 11 des Schwingers 2 und der unteren Fläche des Flansches 4 eingesetzt. Wenn ein Spannungsimpulssignal an das Anziehungskraft-Erzeugermittel 20 angelegt wird, bewegt sich der Schwinger 2 gegen die Kraft des Federmittels 18 nach unten und öffnet das Ventil. Wenn das Ventil geöffnet ist, schießt der durch den ringförmigen Durchlaß 7 von dem Kanal 6 in die Wirbelkammer 21 eingeströmte Kraftstoff aus der Einspritzöffnung 12 heraus, strömt laminar durch die Stufenbohrung 13 und wird mittels der durch den Schwinger 2 erzeugten Schwingungen zerstäubt, solange ein Ultraschallsignal an dem Ultraschallschwingungs-Erzeugungsmittel 10 anliegt. Der vorstehend erwähnte "Stand der Technik" besitzt einige Probleme, wie nachfolgend gezeigt
• Das erste Problem tritt bei dem laminierten piezoelektrischen Element auf, das in dem Anziehungskraft-Erzeugermittel 20 eingesetzt ist, da es im Vergleich zu dem allgemein benutzten Elektromagnetmittel wie einer Beaufschlagungswicklung zur Erzeugung einer Anziehungskraft ein schnelleres Ansprechverhalten besitzt. Da jedoch das vorher erwähnte Schwingungssystem auf die Masse des Schwingers 2 und die Elastizität des Federmittels 18 abgestimmt ist, ist die Grundbedingung für die Verbesserung der Ansprechgeschwindigkeit des Systems die Verringerung der Masse des Schwingers 2. Der Schwinger 2 ist jedoch ein Zylinder beträchtlicher Größe mit einer lose darin eingesetzten Nadel 1 und besitzt einen gestuften Abschnitt 13, was ein zu dem vorher erwähnten Ziel konträres Ergebnis erbringt.
• Das zweite Problem besteht darin, daß der Schwinger 2 synchron oder mit einer gewissen Zeitdifferenz bezüglich des Ultraschallschwingungs-Erzeugungsmittels 10 angesteuert werden kann, es jedoch ziemlich schwierig ist, den Schwingerantrieb mit dem Antrieb des Ultraschallschwingungs-Generators praktisch zu synchronisieren, da der Schwinger 2 mit seiner großen Masse eine gewisse Bewegungsverzögerung besitzt. Demzufolge wird es bei einem Betrieb des Gerätes mit niedriger Geschwindigkeit unmöglich, den Schwinger 2 rechtzeitig mit Ultraschall anzusteuern, um den Kraftstoff wirksam zu zerstäuben.
• Das dritte Problem betrifft das Verfahren zum Einstellen der Druckkraft des Federmittels 18. Um die Ansprechgeschwindigkeit des Ultraschallschwinger-Systems zu verbessern, ist es auch nötig, die Kraft des Federmittels auf einen Optimalwert einzustellen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Gerät ist ein Mittel zum Einstellen der Federkraft ein Gewindeabschnitt 15, durch den die Federkraft nicht korrekt eingestellt werden kann.
• Das vierte Problem besteht darin, daß eine Versetzung des Schwingers 2 durch die Einwirkung des Anziehungskraft-Erzeugermittels 20 durch die an das piezoelektrische Element angelegte Spannung bestimmt wird. Da der piezoelektrische Koeffizient sich entsprechend der Temperatur des Elements ändern kann, kann das erwähnte Verfahren die korrekte Öffnung des Ventils, d.h. die korrekte Proportionalität der Strömungskurve zur Länge des an dem Element anliegenden Impulssignals nicht sicherstellen.
• Fig. 2 ist eine Ansicht zum Erklären einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse: Fig. 2(A) eine Seiten-Schnittansicht der Düse und Fig. 2(B) ein Schnitt nach Linie B-B der Fig. 2(A).
• Die in Fig. 2 gezeigte Ausführung ist dazu bestimmt, die Ansprechgeschwindigkeit des Systems durch Verringern der Größe und Masse der bewegten Teile zu erhöhen und dementsprechend das Federmittel leichter auf die Optimalkraft einstellbar zu machen; insbesondere ist beabsichtigt, eine Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse zu schaffen, die ein Mittel zum Erzeugen von Ultraschall-Schwingungen und einen an seinem einen Ende mit dem Ultraschallschwingungs-Erzeugungsmittel verbundenen Schwinger mit einem Hohlraum an seinem anderen Endabschnitt zum Zerstäuben des darin enthaltenen Kraftstoffes umfaßt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß innerhalb des Schwingers ein Kraftstoffkanal ausgebildet ist, der mit dem Inneren des Endhohlraumes in Verbindung steht, indem darin ein Ventilmittel zum normalen Schließen des Kanals und zum Öffnen des Kanals zum Auslassen einer von der Kanalöffnungszeit abhängigen Kraftstoffmenge angebracht und ein Kraftstoff-Zerstäubungsabschnitt hinzugefügt wird, wodurch der ausgelassene Kraftstoff durch Einwirkung der Ultraschall-Schwingungen in winzige Tröpfchen zerteilt wird.
• In Fig. 2 bedeutet 30 einen zylindrischen Ultraschallschwingungs-Generator, der aus piezoelektrischen Elementen besteht und an seiner unteren Fläche 31 an einem Schwinger 40 befestigt ist. Der Schwinger 40 ist eine rohrförmige Einheit, die zusainmengesetzt ist aus einem Hornabschnitt 41, der einen Teil eines Ultraschallschwingungs-Horns bildet, einem Außenrohr 43 mit einem in den Hornabschnitt 41 eingreifenden Gewinde 42 und einem (später zu erklärenden) Ventilmittel, das in dem Außenrohr 43 angebracht ist und im Falle der gezeigten Ausführung einen Kantenabschnitt 44 aufweist. Der Hornabschnitt 41 mit Kraftstoffkanälen 46 und 47, die sich jeweils in radialer bzw. axialer Richtung erstrecken, ist an seiner kreisförmigen oberen Fläche mit dem Ultraschallschwingungs-Generator 30 verbunden und durch einen (nicht gezeigten) Bördelrand an seinem unteren Umfang 49 mit einem Gehäuse 48 verbunden. Das Außenrohr 43 des Schwingers besitzt eine untere Öffnung mit größerem Durchmesser, wodurch eine kreisförmige Schulter 50 an seiner Innenwand gebildet wird. In den unteren Abschnitt des Rohres ist ein Anschlagring 51 eingesetzt zur Anlage an dessen Schulter 50, und ein Düsengehäuse 53 mit einem oberen Hohlraum einer unteren, einen Ventilsitz bildenden Einspritzöffnung 52 und dem Kantenabschnitt 44 (bei der gezeigten Ausführung mit einer mehrstuf igen Bohrung versehen) ist ebenfalls zur Anlage an der unteren Fläche des Anschlagringes eingesetzt. Das Außenrohr 43 ist an dem Düsenkörper 53 dadurch gesichert, daß sein Ende 52 nach innen eingesetzt ist. Eine Nadel 55 ist axial lose in die Düse 53 eingesetzt und dient als ein sich an den Ventilsitz 56 des Düsengehäuses 53 anlegendes Ventilteil. Die Nadel 55 besitzt einen Ring 57. Ein Freiraum "g" zwischen dem Ring 55 und dem Anschlagring 53 kann durch Auswählen der richtigen Dicke des Anschlagringes 51 korrekt auf den notwendigen Wert eingestellt werden. Ein zylindrischer Jochkopf 58 ist fest auf die Oberseite der Nadel 55 aufgepaßt. Ein Federmittel 59 legt sich an einem Ende an den Jochkopf 58 des Düsengehäuses an und ist auch mit seinem anderen Ende passend in eine Vertiefung 60 eines Einstellmittels 63 eingesetzt, durch das ein Kraftstoffkanal 61 axial gebohrt ist, und ist mit einem Außengewinde versehen zum Eingriff mit dem Innengewinde 42 des Außenrohres 46 des Schwingers und auch mit einer Dreheingriffsvertiefung 62 für einen Schraubendreher oder dergleichen versehen. Das an einem Ende an dem Einstellmittel 63 befestigte Federmittel 59 drückt so die Nadel 55 gegen den Ventilsitz des Düsenkörpers 51, um die Einspritzöffnung geschlossen zu halten. Die Kraft des Federmittels 59 kann durch Drehen des Einstellmittels eingestellt werden. Das Ventilmittel ist zusammengesetzt aus dem vorher erwähnten Düsengehäuse 53, der Nadel 55, dem Federmittel 59 und dem Einstellmittel 63, und ist zusammen mit dem Hornabschnitt 41 entfernbar in das Außenrohr 43 des Schwingers eingesetzt. Weiter ist in dem Gehäuse 48 ein Elektromagnetmittel 65 so vorgesehen, daß es den Mittelabschnitt des Außenrohrs 43 des Schwingers unter Einhaltung eines gleichmäßigen kleinen radialen Freiraums umschließen kann. Das Elektromagnetmittel 65 ist so ausgelegt, daß es die Nadel dazu bringt, den Abstand "g" zurückzulegen, um eine Öffnung in dem Ventilsitz 56 freizugeben, indem das Joch 58 elektromagnetisch gegen die Kraft des Federmittels 59 angezogen wird. Das Elektromagnetmittel 65 besteht aus einer um einen Spulenkörper 66 gewickelten Spule, die in dem Gehäuse 48 aufgenommen ist. Ihre Zuführleitung 68 ist mit Isoliermaterial 67 isoliert und endet in einem Steckanschluß 69 zur Verbindung mit dem in Fig. 2 nicht dargestellten Ansteuermittel. Wenn ein Impulssignal von dem Ansteuermittel zugeführt wird, wird das Elektromagnetmittel erregt, zieht die Nadel zurück und öffnet die Einspritzöffnung während einer zur Impulslänge proportionalen Zeitlänge. Während dieser Zeit kann eine bestimmte Kraftstoffmenge, die proportional zur Ventilöffnungszeit bestimmt ist, durch den Kraftstoff- Zuführanschluß 70, das Filter 71, die Kanäle 45, 46, 47, 61 und den Raum zwischen dem Düsengehäuse 53 und der Nadel 55 strömen und von der Einspritzöffnung 52 nach außen entlassen werden. Wenn elektrischer Strom von einer (nicht dargestellten) Stromquelle einer Klemme 34 eines Steckers 33 an einem Ende eines an dem Gehäuse 48 befestigten vorstehenden Rohres 32 zugeführt wird, wird der Ultraschallschwingungs-Generator 30 in dem Schutzrohr 32 erregt und legt Ultraschallschwingungen an den Schwinger 40 an, der wiederum Schwingungen erzeugt, die einen Knoten am Umfang 49 des Horn 41 besitzen, wo das Gehäuse 48 angeschlossen ist, und einen Schwingungsbauch am Kantenabschnitt 44 oder in dessen Nachbarschaft. Von dem Einspritzanschluß 52 ausgegebener Kraftstoff wird durch die Einwirkung der Ultraschallschwingungen beim weiteren Ausströmen durch Kanäle in den Kantenabschnitten 44 zerstäubt und tritt dann verteilt aus. Zwar endet bei dieser Ausführung die Nadel 55 an der Seite des Zerstäubungsabschnitts kegelförmig, es ist jedoch zu verstehen, daß die Form des Nadelendes nicht auf eine Kegelform beschränkt ist und frei innerhalb des Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung geändert werden kann. Wie in einer JP-OS 222552/85 eines der Anmelder dieser Erfindung geoffenbart, kann die Nadel weiterhin mit geneigten Umfangsnuten in der Nähe ihres spitzen Endes ausgebildet sein, um den Kraftstoffluß verwirbelt in den Zerstäubungsabschnitt einzuleiten.
• Fig. 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Wirbelerzeugungsmittels zeigt, wie es in der JP-OS 222552/85 geoffenbart ist. Wie Fig. 3 zeigt, ist es möglich, durch Einsetzen eines Hohlnadelventils mit einer Vielzahl von z.B. zwei geneigten Nuten 86, die diagonal an dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser ausgebildet sind, eine Kraftstoffturbulenz in einem Kanal zu erzeugen, wodurch sich eine Verwirbelung des Kraftstoffs ergibt, der deshalb gleichmäßig (und nicht partiell) eingespritzt wird. Eine derartige Auslegung der Nadel stellt auch eine höhere Genauigkeit der Kraftstoffströmung und eine bessere Feinheit der zerstäubten Kraftstoffteilchen sicher. Durch Erhöhen der Anzahl der Stufen bei der Öffnung im Kantenabschnitt 44 und durch Auswahl der Länge des Kanals unter dem Ventilsitz 76 wird es möglich, eine Knotenstelle für das Schwingungssystem am Ventilsitz 56 festzulegen und dadurch Ultraschallschwingungen kontinuierlich an den Schwinger 40 anzulegen, wodurch die Belastung des Ultraschallantriebs verringert und die Arbeitseffektivität des Systems erhöht wird.
• Bei dem Ventilmittel bildet ebenfalls die Nadel 55 und das Federmittel 59 ein Schwingungssystem, wie vorher beim Stand der Technik erwähnt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Federmittel 59 durch Drehen des Einstellmittels 63 mit Hilfe eines Schraubendrehers eingestellt werden, nachdem das Ventilmittel durch Abschrauben des Außenrohres 43 des Schwingers von dem Hornabschnitt 41 abgenommen wurde. Nach Vollendung der Federkrafteinstellung wird das Einstellmittel 63 verriegelt oder gesperrt, das Außenrohr 43 wird wieder auf den Hornabschnitt 41 aufgeschraubt, und dann wird das Gehäuse 48 mit dem Außenrohr 43 über eine (nicht dargestellte) Durchgangsbohrung des Gehäuses 48 verrastet. Es ist zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf den Aufbau des Zerstäubungsabschnittes mit Kanten (Stufen) an seiner Innenwand beschränkt ist, wie er in dieser Ausführung gezeigt und/oder durch einen der gegenwärtigen Amnelder in der vorher erwähnten JP-OS 259780/86 geoffenbart ist, sondern daß die Erfindung auch auf andere Zerstäubungsabschnitte mit abgewandelter Form und abgewandeltem Aufbau anwendbar ist.
• Wie sich aus der voranstehenden Beschreibung ergibt, ist in der Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse nach der vorstehend erwähnten Ausführung der vorliegenden Erfindung ein Hauptventil zur Kraftstoffeinspritzung in dem Schwinger aufgenommen, und eine Nadel ist als Bewegungsteil eingesetzt, um so dem Ventilmittel durch Herabsetzung seiner Größe und Masse eine höhere Ansprechgeschwindigkeit zu verleihen.
• Mit der gleichen Begründung ist das Federmittel, das ein Teil des Schwingungssystems ist, so aufgebaut, daß die Federkraft leicht eingestellt werden kann durch Entfernen des Schwinger- Außenrohrs, in dem das Federmittel und sein Einstellmittel angebracht sind.
• Weiter wird es durch Festlegen eines Knotenpunktes der Ultraschallschwingungen des Schwingers am Ventilsitz möglich, das Ultraschallschwingungs-System wirksamer zu betreiben.
• Entsprechend der eben erwähnten Ausführung ist es möglich, eine Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse zu schaffen, die sich durch niedrige Kosten auszeichnet, leicht einstellbar ist, eine weitgehend verbesserte Ansprechgeschwindigkeit aufweist und einen höheren Wirkungsgrad bei Kraftstoffeinspritzung und -Zerstäubung zeigt.
• In Fig. 4 ist ein Kraftstoff-Einspritzmittel zusammengesetzt aus einem Gehäuse 80, das einen Kraftstoff-Zuführanschluß 81 an seinen mit Ringrippen versehenen Ende 82 zur Verbindung mit einem (nicht dargestellten) Kraftstoff-Zuführmittel unter Benutzung eines Schlauches oder dergleichen besitzt, und, wie später erwähnt, integral ausgebildete Kraftstoff-Einspritzelemente enthält. Das Kraftstoff-Einspritzmittel ist zusammengesetzt aus einem Düsenkörper 83, einem Ventilkörper 84, der lose in den Düsenkörper 83 eingesetzt ist, um einen Ventilabschnitt im Zusammenwirken mit dem Düsenkörper 83 zu bilden, eine den Ventilkörper 84 normalerweise gegen die Innenwand des Düsenkörpers 83 andrückende Feder 85 und eine Spule 86, die dann, wenn ein elektrischer Strom angelegt wird, elektromagnetisch den Ventilkörper 84 zum Öffnen des Ventilabschnittes in dem Düsenkörper 83 gegen die Federkraft anzieht. Der Düsenkörper 83 von zylindrischer Form besitzt einen eingebohrten Hohlraum 87, einen Ventilsitz 88 und einen Kraftstoff-Einspritzanschluß 89, der in den Boden des Hohlraums 87 eingebohrt ist. Der Düsenkörper ist an dem unteren Ende des Gehäuses 80 durch Verstemmen oder andere entsprechende Verfahren befestigt. Der Ventilkörper 84, der lose in den Hohlraum 87 des Düsenkörpers 83 eingesetzt ist, bildet in Zusainmenwirkung mit dem Ventilsitz 88 einen Ventilabschnitt und kann sich längs einer Führung 90 im Hohlraum 87 in Axialrichtung bewegen. Ein Stößel 82 aus einem magnetisierbaren Material ist an einem Ende des Stabes 91 des Ventilkörpers 84 befestigt. Demzufolge bewegt sich der Stößel 92 zusammen mit dem Ventilkörper 83. Die Feder 85 sitzt an ihrem einen Ende am Ende des Stößels 92 auf, um normalerweise den Ventilkörper 84 gegen einen Ventilsitz 88 des Düsenkörpers 84 anzudrücken. Die Feder 85 liegt am anderen Ende der Fläche eines in den Kraftstoff-Zuführanschluß 81 des Gehäuses 80 eingepaßten Schiebers 93 an. Ein ringförmiger Anschlag 94 ist in die obere Vertiefung des Düsenkörpers 83 eingepaßt und wird zwischen dem Düsenkörper 84 und dem Gehäuse 80 gepreßt. Ein Abstand "d" zwischen der unteren Fläche des Anschlags 94 und der oberen Fläche der Führung 90 entspricht einem definierten Kleinhub (z.B. von 90 um) des Ventilkörpers 84, durch den die Größe der Ventilöffnung bestimmt wird. Die auf einen Spulenkörper 95 aufgewickelte Wicklung 86 wird so eingesetzt, daß sie den Stößel 82 umgibt und ihn durch die Einwirkung einer bei Beaufschlagung durch die Wicklung erzeugten elektromagnetischen Kraft anzieht.
• Das eben erwähnte Kraftstoff-Einspritzmittel arbeitet wie folgt. Durch den Kraftstoff-Zuführanschluß 81 zugeführter Kraftstoff füllt den Innenkanal einschließlich Schieber 83, Feder 85, Kanal 96 und Hohlraum 87 auf. Der Kraftstoff verbleibt innerhalb des Gerates, wahrend der Ventilkörper 84 schließend auf dem Ventilsitz 89 aufsitzt. Wenn dann die Wicklung 86 beauf schlagt wird, um elektromagnetisch den Stößel 82 um den Mikrohub "d" nach oben anzuziehen, wird das Ventil geöffnet und läßt den Kraftstoff durch den Kraftstoff-Einspritzanschluß 89 nach außen schießen. Der Kraftstoff wird in dem Zerstäubungsabschnitt 97 zerstäubt, der beispielsweise eine sich nach außen vergrößernde mehrstufige Öffnung (mit Stufen 98, 99 und 100) besitzt. Die Stufen sind vorzugsweise in Axialrichtung des Einspritzanschlusses 83 angeordnet. Der Kraftstoff-Zerstäubungsabschnitt 97 wird beispielsweise durch laminierte ringförmige piezoelektrische Elemente 103, 104 (deren Zuleitungsdrähte nicht gezeigt sind) mit Ultraschall erregt, wobei diese Elemente an einem zylindrischen Abschnitt 102 des zylindrischen Körpers 101 befestigt sind. Die ringförmigen piezoelektrischen Elemente 103 und 104 werden durch einen nicht gezeigten Ultraschall-Oszillator erregt und schwingen in einer axialen Richtung. Durch Einwirkung der so in dem Zerstäubungsabschnitt 97 erzeugten Schwingungsenergie wird der Kraftstoff so geschert, daß sich ein Nebel aus feinen Tröpfchen bildet zur Einführung in eine (nicht dargestellte) Brennkammer einer Brennkraftmaschine. Das zylindrische Gehäuse 102, welches das Kraftstoff-Einspritzmittel ohne Berührung umgibt, besitzt ein Außengewinde 105 an seinem Umfang zum Eingriff mit einem Innengewinde 108 an der inneren Zylinderfläche 107 des Gehäuses 106. Das zylindrische Gehäuse 106, welches das Kraftstoff- Einspritzmittel in seinem oberen Rohrabschnitt 109 hält, ist an seinem unteren Gewindeabschnitt 110 in den Gewindeabschnitt 112 einer Wand 111 eines Einlaßrohres eingeschraubt. Der zylindrische Körper 101 ist von dem Gehäuse 106 umgeben. Das in dieser Weise gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute Brennstoff-Einspritzventil kann Kraftstoff durch sein Kraftstoffmittel einspritzen und zerstäubt denselben durch sein Ultraschall-Zerstäubungsmittel ohne Berührung mit dem Kraftstoff-Einspritzmittel. Dementsprechend wird auf das Kraftstoff- Einspritzmittel keine Auswirkung der Ultraschall-Schwingungen ausgeübt.
• Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung ergibt, sind in dem Kraftstoff-Einspritzventil gemäß der gerade erwähnten Ausführung ein Kraftstoff-Einspritzmittel und ein Kraftstoff- Zerstäubungsmittel voneinander getrennt sicher in einem äußeren Gehäuse angebracht. Durch die Übernahme eines solchen Aufbaus wird es möglich, eine Kraftstoff-Einspritzdüse mit ausgezeichentem Verhalten zu schaffen, die einen höheren Wirkungsgrad der Ultraschall-Schwingungen besitzt, ohne Beeinflussung des Kraftstoff-Einspritzmittels, und auch eine höhere Ansprechgeschwindigkeit des Kraftstoff-Einspritzsystems besitzt infolge einer Herabsetzung der Größe des Systems.
• Fig. 5 ist eine Ansicht, die eine in der JP-OS 138557/86 geoffenbarte elektromagnetische Ultraschall-Einspritzdüse zeigt. Wie in Fig. 5 dargestellt, umfaßt die elektromagnetische Ultraschall-Einspritzdüse einen Ultraschall-Generator 120, einen schlanken Schwinger 123, der an einem Ende mit dem Ultraschall-Generator 120 verbunden ist und an seinem anderen Ende einen Kantenabschnitt 121 besitzt, wobei der Schwinger 123 lose in ein Gehäuse 122 eingesetzt ist, ein Hohlnadelventil 125 mit einem integral an seinem oberen Ende befestigten Kern 124, das gleitbar an den Schwinger 123 so angepaßt ist, daß es sich in der Nähe des Kantenabschnittes 121 des Schwingers 123 befindet, einen Kraftstoff-Kanal 126 zum Zuführen von Flüssigkeit in den Kantenabschnitt 121, ein Federmittel 127, welches das Hohlnadelventil 125 so mit Druck beaufschlagt, daß normalerweise der Kanal 126 geschlossen gehalten wird, ein Elektromagnetmittel 128 zum Beaufschlagen des Kerns 124 zur Bewegung des Hohlnadelventils 125 gegen die Kraft des Federmittels 127, um dadurch den Kanal 126 zu öffnen, und einen Anschlag 129, der sich an einen Ringschlitz des Hohlnadelventils 125 anlegt und die Grenze für die Bewegung des Hohlnadelventils 125 bildet durch einen axialen Freiraum zwischen dem Anschlag und dem Ringschlitz des Nadelventils. Die in den Kantenabschnitt 123 durch den offenen Kanal 126 strömende Flüssigkraftstoffmenge ist proportional der Zeit, in der das Elektromagnetmittel 128 beaufschlagt gehalten wird. Der Schwinger 123 ist an einem Ende an einer Montageplatte 123 befestigt, die als Knoten für das Schwingungssystem dient, und besitzt den Kantenabschnitt 121 an seinem anderen Ende zur Erzeugung von Ultraschall- Schwingungen. Flüssigkraftstoff wird durch Ultraschall-Schwingungen einer Zerstäubung unterworfen und zu einer (nicht dargestellten) Brennkammer gerichtet.
• Bei dem beschriebenen Gerät nach dem Stand der Technik kann eine festgelegte Flüssigkraftstoffmenge, die zu der Beaufschlagungszeit des Elektromagnetmittels 128 proportional ist, in den Kantenabschnitt 121 des Schwingers 123 eingeführt werden, indem der durch den Kanal 126 zuzuliefernde Kraftstoff auf konstantem Druck gehalten wird. Da die Bewegung (bewegte Masse) des Hohlnadelventils 125 zusammen mit der Federkraft des Federmittels 127 und der Elektromagnetkraft des Elektromagnetmittels 128 das sekundäre Schwingungssystem bilden, ist es zum Erzielen einer schnell ansprechenden Bewegung des Hohlnadelventils 125 notwendig, die Druckkraft des Federmittels 127 einzustellen. Das beschriebene Gerät nach dem Stand der Technik zeigt jedoch kein Einstellmittel. Für den praktischen Einsatz der Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse war es notwendig, ein Mittel zum Einstellen der Federkraft des Federmittels 127 vorzusehen.
• Fig. 6 und 7 sind Ansichten zum Erklären des Aufbaus einer Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse, welche die vorliegende Erfindung umfaßt: Fig. 6 ist dabei eine Seitenschnittansicht der Düse und Fig. 7 ist eine Vorderansicht derselben, in Richtung des Pfeils Y der Fig. 6 gesehen.
• Bei einer in Fig. 6 und 7 gezeigten Ultraschall-Kraftstoff- Einspritzdüse wird Flüssigkraftstoff in Mengen, die jeweils der Impulslänge (-dauer) proportional sind, zugeführt und einer Zerstäubung durch Ultraschall-Schwingungen zur Ausbildung von feinen Tröpfchen unterworfen, so daß der Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine mit besserem Wirkungsgrad verbrennt.
• Die in Fig. 6 und 7 gezeigte Ausführung ist dazu bestimmt, das Federmittel leicht auf eine optimale Kraft einstellbar zu gestalten durch die Verwendung eines kompakten und einfachen Einstellmittels, und dadurch die Ansprechgeschwindigkeit des Ventilmittels zu erhöhen, um eine genauere Strömungsrate des Flüssigkraftstoffes zu erzielen.
• In Fig. 6 bezeichnet Bezugszeichen 140 einen Ultraschallschwingungs-Generator, der aus piezoelektrischen Elementen besteht, an einer Montageplatte 141 befestigt und in einem Schutzrohr 142 untergebracht ist. Ein Steckanschluß 143 ist luftdicht mit einem Endabschnitt des Schutzrohrs verschweißt. Ein Ultraschallsignal wird über Klemmen 144 an den Ultraschallschwingungs-Generator 140 angelegt. Das Schutzrohr und die Montageplatte 141 sind an einem Gehäuse 152 durch Verstemmen oder andere entsprechende Verfahren sicher befestigt. Ein Schwinger 150 ist an der Montageplatte 151 befestigt, die als Schwingungsknoten dient. Bei dieser Ausführung ist der Schwinger 150 mit einem Kantenabschnitt 151 an seinem unteren Ende versehen. Der Schwinger ist in das Zentralrohr des Gehäuses eingesetzt. Dabei steht der Kantenabschnitt 151 des Schwingers an dem unteren Ende des Gehäuses vor und bildet einen Zerstäuberabschnitt. Ein zylindrischer Ventilsitz 153, durch den der Schwinger 150 eingesetzt ist, befindet sich im untersten Teil des Gehäuses 152. Der Ventilsitz 153 besitzt einen koaxial gebohrten Ringkanal 154, der in der Nähe des Kantenabschnittes 151 mündet. Der Kraftstoffkanal 154 wird durch einen zylindrischen Stopfen 155 geöffnet bzw. geschlossen, der zusammenwirkend mit dem Ventilsitz 153 funktioniert. Der Stopfen 155 besitzt einen ringförmigen Einschnitt an seinem Umfangs-Zentralabscnitt. Ein Anschlagring 157 ist lose in den Einschnitt 156 eingepaßt, so daß ein kleiner Freiraum "g" gebildet wird.
• Der Stopfen bewegt sich innerhalb des Freiraums "g" und besitzt geringes Gewicht. Der gesamte Stopfen 155 oder ein Teil von ihm besteht aus einem inagnetisierbaren Material. Ein Federmittel 158 stützt sich an einem Ende an dem Stopfen 155 und an seinem anderen Ende an einem Einstellmittel 159 ab. Normalerweise wird der Stopfen 155 durch die Feder-Druckkraft an den Ventilsitz 153 angedrückt, um den Kraftstoffkanal 154 zu schließen.
• Ein aus einem mit einer Spule bewickelten Spulenkörper 160 bestehendes Elektromagnetmittel 171 ist um das Federmittel 158 angeordnet. Der Zuleitungsdraht 163 von einer Buchse 162 ist mit dem Elektromagnetmittel verbunden. Wenn das Elektromagnetmittel 161 durch den Zuleitungsdraht 163 des Steckers 162 beaufschlagt wird, zieht es den Stopfen 155 durch die elektromagnetische Kraft unter Überwindung der Federkraft an und öffnet dadurch den Kraftstoffkanal 154. Das Einstellmittel 159 wird zum Einstellen der Federkraft des Federmittels 158 benutzt. Fig. 8 zeigt die Einzelheiten des Einstellmittels.
• Fig. 8(A) ist eine Seitenansicht des Feder-Einstellmittels und Fig. 8(B) eine Schnittansicht längs Linie B-B der Fig. 8(A).
• In den Fig. 8(A) und 8(B) bedeutet 181 einen zylindrischen Körper mit einer zentralen Durchgangsbohrung 162 zum Einsetzen eines Schwingers 150 und einem Kopf 183 zum Abstützen des Federmittels 158. Der zylindrische Körper 161 ist auch mit einem Umfangsgewinde 184 versehen und besitzt eine Vielzahl von Axialnuten zur Bildung von Durchlässen für Flüssigkraftstoff. Der zylindrische Körper 181 besitzt an seinem anderen Ende ein integral ausgebildetes Schneckengewinderad 186, und eine Schnecke 187 in Eingriff mit dem Schneckengewinderad 186 ist drehbar in dem Gehäuse 152 angebracht. Die Schnecke 187 hat an ihrer Endfläche eine Drehnut 188. Das Gewinde 184 an dem zylindrischen Körper 181 steht mit dem Innengewinde 166 des Führungsteils 165 in Eingriff, welches mit seinem Flansch 164 im Gehäuse 152 befestigt ist. Wenn die Schnecke 167 gedreht wird, dreht sich das Schneckenrad 186 und verursacht eine Vertikalbewegung des zylindrischen Körpers 181 (mit Bezug auf das festliegende Führungsteil 165) zum Einstellen des Federmittels 158. Dieses eben erwähnte Einstellmittel 159, das Federmittel, der Stopfen 155 und der Ventilsitz 153 sind um den Schwinger 150 angeordnet, sind jedoch flüssigkeitsdicht von dem Schwinger 150 getrennt durch ein Abstandsrohr 167, das an einem Ende an dem Gehäuse 152 und seinem anderen Ende an dem Ventil- Sitz 153 befestigt ist.
• Flüssigkraftstoff wird durch einen (nicht gezeigten) Gummischlauch zugeführt, der mit einem Rohrverbinder 168 verbunden ist, in dem ein Filter 169 zum Fernhalten von Verschmutzungen sitzt. Gereinigter Flüssigkraftstoff tritt in das Gehäuse 152 durch eine Kraftstoff-Einlaßöffnung 170 ein, strömt in die Nuten 185 des Einstellmittels 159 und den Stopfen 155 und tritt dann in den Kraftstoffkanal 154 ein. Da die Öffnung des Stopfens 155 konstant ist, ist die eingespritzte Kraftstoffmenge proportional zur Zeitdauer der Ventilöffnung und dadurch kann eine wirksame Zerstäubung ausgeführt werden. Fein zerstäubter Kraftstoff wird dann in die (nicht dargestellte) Brennkammer eingeführt. Die Federkraft des Federmittels 158 kann durch Drehen der Schnecke 187 auf den Optimalwert eingestellt werden, der die Betriebsverzögerung des Stopfens 155 minimal hält.
• Eine Einstellung kann durchgeführt werden, indem die Schnecke 157 durch Verwendung eines durch eine direkt oberhalb der Schnecke 187 gelegenen Öffnung im am Gehäuse 152 befestigten Zylinder 171 eingesetzten Schraubendrehers oder dergleichen gedreht wird. Nach Beenden des Einstellvorganges wird eine Kugel 153 durch eine große Öffnung 173 in den Zylinder 171 eingeführt, in eine kleine Öffnung 174 eingepaßt und dann durch Einbiegen des äußeren Teils des Zylinders 171 an ihrem Ort gehalten.
• Zwar wird bei dieser Ausführung der Schwinger so beschrieben, daß er an einem Ende mit einem Kantenabschnitt versehen ist, es ist jedoch zu verstehen, daß die Form des Schwingers nicht auf die in Fig. 8 gezeigte begrenzt ist, sondern frei innerhalb des Erfindungsgedankens abgewandelt werden kann.
• Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist bei einer Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse nach der vorliegenden Erfindung ein Einstellmittel vorgesehen, um leicht die Federkraft des Federmittels so einstellen zu können, daß der optimale Wert für die Funktion des Stopfens 155 erzielt wird, so daß auf diese Weise ein verbesserter Wirkungsgrad beim Ausführen der Ultraschall-Zerstäubung eines Flüssigkraftstoffs erreicht wird.

Claims (5)

1. Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse mit:

einer piezoelektrischen Ultraschallschwingungs-Generatoreinrichtung (30), einem an einem Ende der Ultraschallwingungs-Generatoreinrichtung befestigten Schwinger (40), einem mit einer Ventileinrichtung verbundenen Kraftstoffkanal, die eine Bohrung und ein Schließelement hat, wobei das Schließelement (55) lose in der Düse eingesetzt ist;

einem Stopper (51), der die Hublänge des Schließelements gegenüber der Bohrung begrenzt, einer Federeinrichtung (59) zum Drücken des Schließelements gegen einen Ventilsitz und einer Anziehungskraft-Generatoreinrichtung (65) zum Anziehen des schließelements um eine spezifizierte Hublänge gegen die Federkraft, wobei die piezoelektrische Ultraschallschwingungs-Generatoreinrichtung (30) am dem spitzen Ende der Düse gegenüberliegenden Ende angeordnet ist, und das Schließelement eine Nadel (55) mit einem Jochkopf (58) ist, der fest auf dem Kopf der Nadel (55) aufgepaßt ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Federeinrichtung (59) unmittelbar auf ein Ende des Jochkopfes wirkt und an ihrem anderen Ende an einer Einstelleinrichtung (63) anschlägt, wobei diese Einstelleinrichtung mit einem Außengewinde versehen ist, um in ein Innengewinde (42) eines äußeren Rohrs (43) des Schwingers (40) einzugreifen; die Anziehungskraft-Generatoreinrichtung zum Anziehen des Schließelements (55) um eine spezifizierte Hublänge entgegen der Federkraft eine elektromagnetische Einrichtung (65) ist, die aus einer Spule gebildet ist, die um einen Spulenkörper (66) gewickelt ist, die elektromagnetisch den Jochkopf des Schließelements anzieht.

2. Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse mit:

einer piezoelektrischen Ultraschallschwingungs-Generatoreinrichtung (140), einem an einem Ende der Ultraschallschwingungs- Generatoreinrichtung befestigten Schwinger (150), einem mit einer Ventileinrichtung verbundenen Kraftstoffkanal, die eine Bohrung und ein Schließelement (155) hat, wobei das Schließelement (155) lose in diese Düse eingesetzt ist, einem Stopper (157), der eine Hublänge des Schließelements gegenüber der Bohrung begrenzt, einer Federeinrichtung (59) zum Drücken des Schließelements gegen einen Ventilsitz und einer elektromagnetischen Anziehungskraft-Generatoreinrichtung (65), die aus einer Spule gebildet ist, die um einen Spulenkörper gewickelt ist, um das Schließelement um eine spezifizierte Hublänge gegen die Federkraft anzuziehen, wobei die piezoelektrische Ultraschallschwingungs-Generatoreinrichtung (140) an dem dem spitzen Ende der Düse gegenüberliegenden Ende angeordnet ist, und das Schließelement als ein zylindrischer Stopfen (155) ausgebildet ist, der mit dem Ventilsitz (153) zusammenwirkt, der einen koaxial gebohrten Kreisringkanal (154) hat, der von dem zylindrischen Stopfen (155) geöffnet und geschlossen wird;

dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (158) an einem Ende an dem Stopfen (155) anschlägt und an ihrem anderen Ende an einer Einstelleinrichtung (159) anschlägt, und

die Einstelleinrichtung einen zylindrischen Körper (181) mit einem einstückig gebildeten Schneckenrad (186) an einem Ende, eine in das Schneckenrad (186) eingreifende Schnecke aufweist, um den zylindrischen Körper (181) zu drehen, der mit einem Außengewinde (184) in ein Innengewinde (186) eines Führungsteils eingeschraubt ist, das an einem Gehäuse der Ultraschall- Kraftstoff-Einspritzdüse befestigt ist.

3. Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (63) mit einer Drehausnehmung (62) für einen Schraubenzieher od. dgl. versehen ist.

4. Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung in einer Bohrung des Schwingers (40) angeordnet und für die Einstellung der Federeinrichtung (59) entfernbar ist.

5. Ultraschall-Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (187) mit Hilfe eines Schraubenziehers od. dgl. durch eine Öffnung eines Zylinders (171) einstellbar ist, der unmittelbar oberhalb der Schnecke (187) angeordnet und an dem Gehäuse (152) befestigt ist.