DE10010863A1

DE10010863A1 - Einspritzdüse

Info

Publication number: DE10010863A1
Application number: DE10010863A
Authority: DE
Inventors: Achim Brenk; Wolfgang Klenk; Uwe Gordon; Manfred Mack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2001-09-27
Also published as: US20030098371A1; DE50112588D1; EP1179134B1; JP2003526047A; PL350628A1; US6769634B2; EP1179134A1; BR0104955A; WO2001066932A1

Abstract

Bei einer Kraftstoff-Einspritzdüse mit einem Düsenkörper (12), der eine erste und eine zweite Gruppe von Spritzlöchern (14, 16) aufweist, einer ersten und einer zweiten Düsennadel (18, 20) sowie einer separaten Druckkammer (24, 34) für jede Düsennadel, so daß diese unabhängig voneinander zwischen einer geschlossenen Stellung, in der die der entsprechenden Düsennadel zugeordneten Spritzlöcher geschlossen sind, und einer Einspritzstellung verstellbar sind, in der die entsprechenden Spritzlöcher geöffnet sind, soll bei einfachem Aufbau eine freie Wahl der Spritzquerschnitte möglich sein. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß die beiden Düsennadeln aneinander angrenzen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzdüse mit einem Düsenkörper, der eine erste und eine zweite Gruppe von Spritzlöchern aufweist, einer ersten und einer zweiten Düsennadel sowie einer separaten Druckkammer für jede Düsen nadel, so daß diese unabhängig voneinander zwischen einer geschlossen Stel lung, in der die der entsprechenden Düsennadel zugeordneten Spritzlöcher ge schlossen sind, und einer Einspritzstellung verstellbar sind, in der die entspre chenden Spritzlöcher geöffnet sind. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Einspritzdüse.

Aus der DE 40 23 223 A1 ist eine Kraftstoff-Einspritzdüse der eingangs genann ten Art bekannt. Die Spritzlöcher einer Gruppe sind jeweils entlang einem Kreis angeordnet, wobei ein innerer Kreis und ein zu diesem konzentrischer äußerer Kreis gebildet sind. Die den äußeren Spritzlöchern zugeordnete Düsennadel ist als Hohlzylinder ausgeführt, und die den inneren Spritzlöchern zugeordnete Dü sennadel ist im Inneren der hohlen Düsennadel angeordnet. Zwischen der inne ren Düsennadel und der äußeren Düsennadel ist eine Trennhülse angeordnet, die von einer Druckfeder in Anlage an einen Dichtsitz im Düsenkörper beauf schlagt wird, der zwischen den beiden Spritzlochkreisen ausgebildet ist. Die inne ren Spritzlöcher dienen zur Voreinspritzung, während die äußeren Spritzlöcher zur Haupteinspritzung vorgesehen sind. In jedem Fall gewährleistet die Trennhülse während des Öffnens der Düsennadeln, daß die beiden Gruppen von Spritzlö chern voneinander getrennt bleiben.

Nachteilig bei dieser bekannten Konstruktion ist der vergleichsweise hohe Bau aufwand. Da die Spritzlöcher der beiden Gruppen sehr nahe beieinander liegen, müssen auf sehr kleinem Bauraum sowohl die beiden Düsennadeln als auch die Trennhülse untergebracht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einspritzdüse der eingangs ge nannten Art dahingehend weiterzubilden, daß ein einfacherer Aufbau erzielt wird. Weiterhin soll eine flexible Nutzung der beiden Gruppen von Spritzlöchern durch eine geeignete Ansteuerung der beiden Düsennadeln ermöglicht werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht auch darin, ein Verfahren zum Betreiben einer Einspritzdüse der eingangs genannten Art zu schaffen.

Vorteile der Erfindung

Die Kraftstoff-Einspritzdüse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß auf die Trennhülse oder ein ähnliches Dichtelement zwischen den beiden Düsennadeln verzichtet werden kann. Diesem Aufbau liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Abdichtung der entsprechenden Spritzlöcher der einen Grup pe auch bei geöffneter Düsennadel für die Spritzlöcher der anderen Gruppe zu verlässig erzielt werden kann, ohne daß eine separate Abdichtung erforderlich ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für mindestens eine der Düsennadeln eine Anschlagkammer vorgesehen, die mit einem Hydraulikan schluß versehen ist. Auf diese Weise wird ein hydraulischer Hubanschlag für die entsprechende Düsennadel geschaffen, der die Öffnungsbewegung der Düsen nadel sanfter begrenzt als ein üblicher mechanischer Hubanschlag. Somit wird eine höhere Lebensdauer der Düsennadel erzielt.

Das Verfahren gemäß Patentanspruch 8 bietet den Vorteil, daß beliebig die ver schiedenen Spritzlöcher sowohl für die Vor- als auch die Haupteinspritzung ver wendet werden können. Auf diese Weise kann ein Varioeffekt erzielt werden, da durch die geeignete Ansteuerung einer der beiden Düsennadeln oder beider Dü sennadeln die Gesamtquerschnittsfläche der Einspritzlöcher an die jeweilige Ein spritzung angepaßt werden kann. Falls längere Zeit nur eine Lochreihe betätigt wird, kann durch geeignetes, unter Umständen nur kurzzeitiges Umschalten auf die andere Lochreihe verhindert werden, daß die andere Lochreihe verkokt. Das Verfahren gemäß Patentanspruch 8 kann grundsätzlich auch bei einer Einspritz düse verwendet werden, bei der zwischen den beiden Düsennadeln eine Trenn hülse vorgesehen ist, welche die Abdichtung zwischen den verschiedenen Loch reihen erleichtert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü chen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgen unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausfüh rungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüse im Querschnitt;

Fig. 2 schematisch ein Kraftstoff-Einspritzsystem, bei dem die Einspritzdüse von Fig. 1 verwendet wird.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 gezeigte Einspritzdüse 10 weist einen Düsenkörper 12 auf, der mit zwei Gruppen von Spritzlöchern 14, 16 versehen ist. Die Spritzlöcher jeder Grup pe sind entlang einem Kreis angeordnet, wobei die beiden gebildeten Kreise konzentrisch sind und der Kreis der ersten Spritzlöcher 14 den von den zweiten Spritzlöchern 16 gebildeten Kreis umgibt.

Im Inneren des Düsenkörpers sind eine erste Düsennadel 18 und eine zweite Dü sennadel 20 angeordnet. Die erste Düsennadel 18 weist einen ringförmigen Querschnitt auf, ist also hohl ausgebildet, und die zweite Düsennadel 20 ist im Inneren der ersten Düsennadel 18 angeordnet. Die erste Düsennadel 18 wirkt mit den Spritzlöchern 14 der ersten Gruppe zusammen, und die zweite Düsennadel 20 wirkt mit den Spritzlöchern 16 der zweiten Gruppe zusammen. Jede Düsenna del liegt dabei so am Düsenkörper 12 an, daß in radialer Richtung betrachtet auf der Innenseite und der Außenseite des entsprechenden Spritzlochkreises abge dichtet wird.

Die erste Düsennadel 18 ist mit einem Bund 22 versehen, der an dem Düsenkör per 12 anliegt, so daß eine Druckkammer 24 gebildet ist. Diese ist mit einem Kraftstoffanschluß 26 versehen, so daß die Druckkammer 24 mit Druck beauf schlagt werden kann.

Auf der von der Druckkammer 24 abgewandten Seite des Bundes 22 ist eine An schlagkammer 27 gebildet, in welcher eine Druckfeder 28 angeordnet ist. Diese stützt sich an dem Düsenkörper 12 ab und beaufschlagt die erste Düsennadel 18 gegen den Düsenkörper 12, so daß die Spritzlöcher 14 geschlossen sind. Die Anschlagkammer 27 ist mit einem Hydraulikanschluß 30 versehen, mittels dem der in der Anschlagkammer 27 herrschende Druck variiert werden kann.

In vergleichbarer Weise ist die zweite Düsennadel 20 mit einem Bund 32 verse hen, so daß eine Druckkammer 34 gebildet ist, die mit einem Kraftstoffanschluß 36 versehen ist, sowie eine Anschlagkammer 37, in der eine Druckfeder 38 ange ordnet ist und die mit einem Hydraulikanschluß 40 versehen ist.

Anhand von Fig. 2 wird nun die Funktionsweise der beschriebenen Einspritzdüse erläutert. Die Einspritzdüse 10 ist an ein Kraftstoff-Einspritzsystem angeschlossen, das einen Hochdruckspeicher 42 für den einzuspritzenden Kraftstoff auf weist. Von diesem führen Versorgungsleitungen 44, 46 zu den Kraftstoffanschlüs sen 26, 36, wobei schaltbare Ventile 48, 50 vorgesehen sind, mittels denen die Verbindung von den Versorgungsleitungen zu den Kraftstoffanschlüssen geöffnet und geschlossen werden kann. Es können entweder 3/2-Wege-Ventile oder je weils zwei 2/2-Wege-Ventile verwendet werden.

Wenn der ersten Druckkammer 24 über den Kraftstoffanschluß 26 Kraftstoff zuge führt wird, öffnet die erste Düsennadel 18, sobald die in der Druckkammer 24 er zeugte Öffnungskraft größer ist als die von der Druckfeder 28 und gegebenenfalls dem Druck in der Anschlagkammer 27 erzeugte Schließkraft. Es kann dann Kraftstoff durch die Spritzlöcher 14 eingespritzt werden. Die hydraulische An schlagkammer 27 ermöglicht dabei eine sanfte Begrenzung des Öffnungshubes der ersten Düsennadel 18, wobei diese Begrenzung durch ein schaltbares Ventil, das dem Hydraulikanschluß 30 zugeordnet ist, variabel gesteuert werden kann.

In vergleichbarer Weise kann durch Zufuhr von Kraftstoff über den Kraftstoffan schluß 36 ein Öffnen der zweiten Düsennadel 20 herbeigeführt werden. Der in der Druckkammer 34 vorliegenden Kraftstoff wird dann durch eine Bohrung 52 im In neren der zweiten Düsennadel 20 zu deren vorderen Ende geführt, so daß der Kraftstoff durch die Spritzlöcher 16 austreten kann. Alternativ könnte ein Ring spalt zwischen der ersten Düsennadel 18 und der zweiten Düsennadel 20 ver wendet werden, wobei dann noch eine Abdichtung gegenüber der Anschlagkam mer 27 der ersten Düsennadel vorgesehen werden müßte. Auch der Öffnungshub der zweiten Düsennadel kann durch die hydraulische Anschlagkammer 37 und den Hydraulikanschluß 40 variabel gesteuert werden.

Mit der beschriebenen Einspritzdüse kann der Spritzquerschnitt frei gewählt wer den. Es kann beliebig entweder die eine oder die andere Gruppe der Spritzlöcher 14, 16 verwendet werden oder sogar beide Spritzlochgruppen gleichzeitig. Bei spielsweise kann sowohl die Vor- als auch die Haupteinspritzung bei geringer Last durch Öffnen der Spritzlöcher einer Gruppe erfolgen, während für den Vollastbetrieb beide Spritzlochgruppen gleichzeitig zur Einspritzung verwendet werden. Auch kann während des Betriebes von der einen Spritzlochgruppe zur anderen Spritzlochgruppe umgeschaltet werden, um ein Verkoken der Spritzlö cher zu vermeiden, die gerade nicht benutzt werden. Im Gegensatz zu außenöff nenden Einspritzdüsen, bei denen die Verwendung von unterschiedlichen Spritz lochreihen dazu führt, daß die Düsennadel große Hübe zurücklegen muß, schafft die vorliegenden Gestaltung eine innenöffnende Einspritzdüse, die bei geringem Bauaufwand eine freie Wahl des Spritzquerschnittes bei kleinem Öffnungshub der entsprechenden Düsennadel ermöglicht.

Gemäß einer abweichenden Ausführungsform der Erfindung können die An schlagkammern auch ohne Hydraulikanschluß 40 ausgestaltet werden, so daß sich eine weiter vereinfachte Gestaltung ergibt. Auch kann zwischen den beiden Düsennadeln eine Trennhülse verwendet werden, die bei hohen Betriebdrücken die zuverlässige Abdichtung zwischen den beiden Spritzlochgruppen gewährlei stet.

Bezugszeichenliste

10

Einspritzdüse

12

Düsenkörper

14

Spritzlöcher

16

Spritzlöcher

18

Düsennadel

20

Düsennadel

22

Bund

24

Druckkammer

26

Kraftstoffanschluß

27

Anschlagkammer

28

Druckfeder

30

Hydraulikanschluß

32

Bund

34

Druckkammer

36

Kraftstoffanschluß

37

Anschlagkammer

38

Druckfeder

40

Hydraulikanschluß

42

Kraftstoff-Hochdruckspeicher

44

Versorgungsleitung

46

Versorgungsleitung

48

Ventil

50

Ventil

52

Bohrung

Claims

1. Kraftstoff-Einspritzdüse mit einem Düsenkörper (12), der eine erste und eine zweite Gruppe von Spritzlöchern (14, 16) aufweist, einer ersten und einer zweiten Düsennadel (18, 20) und einer separaten Druckkammer (24, 34) für jede Düsen nadel, so daß diese unabhängig voneinander zwischen einer geschlossenen Stellung, in der die der entsprechenden Düsennadel zugeordneten Spritzlöcher geschlossen sind, und einer Einspritzstellung verstellbar sind, in der die entspre chenden Spritzlöcher geöffnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Düsennadeln (18, 20) aneinander an grenzen.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzlöcher (14, 16) jeweils entlang einem Kreis angeordnet sind, daß die erste Düsennadel (18) hohl ausgeführt ist und daß die zweite Düsennadel (20) sich durch die erste hindurch erstreckt.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff für die der zweiten Düsennadel (20) zugeordneten Spritzlöcher durch einen Freiraum zwischen der ersten und der zweiten Düsennadel (18, 20) zugeführt wird.

4. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff für die der zweiten Düsennadel (20) zugeordneten Spritzlöcher duch eine Bohrung im Inneren der zweiten Düsennadel (20) zugeführt wird.

5. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß für mindestens eine der Düsennadeln eine Anschlagkammer (27, 37) vorgesehen ist, die mit einem Hydraulikanschluß (30, 40) versehen ist.

6. Einspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anschlag kammer eine Druckfeder (28, 38) angeordnet ist.

7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hydraulikanschluß (30, 40) der Anschlagkammer (27, 37) ein Ventil zu geordnet ist.

8. Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Einspritzdüse mit einem Düsenkörper (12), der eine erste und eine zweite Gruppe von Spritzlöchern (14, 16) aufweist, einer ersten und einer zweiten Düsennadel (18, 20) und einer separaten Druck kammer (24, 34) für jede Düsennadel, so daß diese unabhängig voneinander zwi schen einer geschlossenen Stellung, in der die der entsprechenden Düsennadel zugeordneten Spritzlöcher geschlossen sind, und einer Einspritzstellung verstell bar sind, in der die entsprechenden Spritzlöcher geöffnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Spritzlöcher der ersten Gruppe als auch die Spritzlöcher der zweiten Gruppen für eine Voreinspritzung und eine Hauptein spritzung verwendet werden.