CH691500A5

CH691500A5 - Querschnittgesteuerte Einspritzdüse.

Info

Publication number: CH691500A5
Application number: CH226595A
Authority: CH
Inventors: Anton Dolenc; Horst Lindner; Ludwig Maier
Original assignee: Man B & W Diesel Ag
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1995-08-04
Publication date: 2001-07-31
Also published as: JP3699174B2; DE4432686C2; JPH08109859A; DE4432686A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem Düsenkörper, in dem je eine von einer Schliessfeder belastete Hohlnadel und eine in deren Innerem geführte Innennadel angeordnet sind, welche beide mit konischen Sitzflächen des Düsenkörpers zusammenwirken, wobei der Hohlnadel und der Innennadel je eine Anzahl von Spritzbohrungen zugeordnet sind, und wobei im Düsenkörper eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die unabhängig vom momentanen Einspritzdruck, aber in Abhängigkeit von der Lage des Betriebspunktes im Motorkennfeld den Bewegungsablauf der Düsennadeln beeinflusst.

Eine derartige Einspritzdüse ist aus der DE-PS 2 711 393 bekannt. Sie ist jedoch nur hinsichtlich Vor- und Haupteinspritzung steuerbar; mit anderen Worten: Beide Nadeln werden bei jeder Einspritzung der Reihe nach geöffnet. Bei dieser ist eine sehr lange Innennadel mit einem über der Schliessfeder für die Hohlnadel angeordneten Steuerkolben in axialer Richtung formschlüssig gekoppelt, wobei an dem Steuerkolben eine weitere Schliessfeder angreift. Der Raum unter dem Steuerkolben ist mit einer Quelle geregelten Druckes verbunden, der entgegen der Schliessrichtung auf den Steuerkolben und in Schliessrichtung auf die Innennadel und die Hohlnadel wirkt. Bei Zunahme des Steuerdruckes nimmt der \ffnungsdruck der Innennadel ab. Dadurch öffnet die Innennadel bei Wegfall des Steuerdruckes, etwa bei Defekt des Steuersystemes oder bei plötzlicher Laständerung, zu spät oder gar nicht.

Die Folge davon ist, dass der Druck in der Düse so stark ansteigt, dass diese zerstört werden kann.

Ausserdem nachteilig ist an dieser Anordnung, dass die Steuerung durch Verstellung der Federvorspannung erfolgt, was eine grosse Steuerflüssigkeitsmenge mit hohem Druck erfordert und die Umsteuerzeit verlängert. Weiterhin ist die Bauhöhe einer solchen Düse durch die Federanordnung und die lange Innennadel erheblich und der Einbau in eine Pumpendüse nicht möglich. Der obere Anschlag für die Innennadel schliesslich ist durch die lange Innennadel sehr weit entfernt und seine Lage ist wegen der langen Toleranzkette nicht genau definierbar.

Eine weitere derartige Einspritzdüse ist aus der DE-OS 4 115 457 bekannt. Bei dieser stützt sich die Innennadel über eine zweite Schliessfeder an der Hohlnadel oder an einem mit dieser zusammenwirkenden Anschlag ab. Die Verstellvorrichtung wirkt auf einen Anschlag, der den Hub einer der beiden Nadeln begrenzt. Die Innennadel weist einen Absatz auf, der mit Spiel mit einer Schulter der Hohlnadel zusammenwirkt.

Durch den Ansatz wird die Innennadel hart und zwangsläufig nach einem bestimmten Weg der Hohlnadel mitgerissen. Durch das Spiel zwischen Absatz und Schulter ist der Hub der Hohlnadel ohne Mitnahme der Innennadel begrenzt. Diese Zwangsläufe schränken die Verstellmöglichkeiten ein, vor allem wenn nebst dem Spritzquerschnitt auch die Strahlform beeinflusst werden soll, wodurch eine Anpassung an die Erfordernisse des ganzen Motorkennfeldes nicht möglich ist.

Weitere, bei Düsen für höchste Einspritzdrücke vorkommende, dynamische und hydrodynamische Probleme werden durch die Bauart mit zwei konzentrischen Düsennadeln noch grösser und erfordern daher zusätzliche Massnahmen. Hohe Einspritzdrücke bedeuten starke Schliessfedern. Diese erzeugen durch das Zusammenbrechen des Einspritzdruckes bei Förderende harte metallische Schläge beim Schliessen, was die Lebensdauer beeinträchtigt. Besonders schädlich ist es bei Hohlnadeln mit ihrer relativ geringen Aufstandsfläche, ungedämpft auf dem Sitz aufzuschlagen. Durch die geringe Aufstandsfläche ist die Dämpfung durch den darunter befindlichen Brennstoff nur sehr gering. Aber auch die Dämpfung durch den zwischen den aufeinanderschlagenden Flächen befindlichen Brennstoff verursacht Probleme.

Beim Aufschlag von Düsennadeln auf ihrem Sitz entsteht eine Quetschströmung, deren Geschwindigkeit mit Annäherung der beiden Sitzflächen explosionsartig zunimmt. In deren Nachlauf entsteht ein Unterdruck, der zu ausgeprägter Kavitation führt. Bei Reflexion kann sich dieser Effekt sogar wiederholen. Wenn die Kavitation dann auch noch an Flächen nagt, deren Grösse den \ffnungs- oder Schliessdruck bestimmt, geht zusätzlich zum Verschleiss frühzeitig die Funktionsgenauigkeit der Düse verloren.

Funktionsgenauigkeit und deren Aufrechterhaltung über die gesamte Lebensdauer einer Düse ist aber im Hinblick auf Schadstoffemissionen von grösster Bedeutung. Die Minimierung der Emission, vor allem von Partikeln und Kohlenwasserstoffen, in allen Betriebszuständen ist das vorrangige Entwicklungsziel der heutigen Dieseleinspritztechnik. Nach den zukünftigen Emissionsvorschriften werden Grenzwerte auch noch nach einer bestimmten Lebensdauer einzuhalten sein. Mit voller Geschwindigkeit angefahrene verstellbare Anschläge, Kavitation und lange Toleranzketten beeinträchtigen die Funktionsgenauigkeit, besonders nach einer gewissen Betriebszeit.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemässe Einspritzdüse zu schaffen, die eine Anpassung des zeitlichen Verlaufes der Spritzbohrungsquerschnitte an alle Betriebszustände und damit die genaueste Steuerung von Einspritzverlauf und Strahlform gestattet, wobei höchste und dauerhafte Funktionsgenauigkeit mit möglichst geringem konstruktivem Aufwand zu erzielen sind.

Erfindungsgemäss wird das durch das Zusammenwirken der im ersten Anspruch angeführten kennzeichnenden Merkmale erreicht.

Dadurch, dass in der Hohlnadel über der Innennadel ein Steuerkolben vorgesehen ist, der eine mit dem oberen Ende der Innennadel zusammenwirkende erste Anschlagfläche und eine mit der Hohlnadel zusammenwirkende zweite Anschlagfläche aufweist, wird zunächst einmal ein sehr kompaktes Ensemble mit kleinen Abmessungen, geringen Massen und kleinen bewegungsrelevanten Toleranzen geschaffen. Wenn die Hohlnadel geöffnet ist, wird zwar der zeitweise als Anschlag wirkende Steuerkolben, nicht aber die Ventilnadel selbst durch die zweite Anschlagfläche zwangsläufig mitgenommen; die Innennadel wird dann nur durch den variablen Steuerdruck niedergehalten, der in der den ersten Anschlag umgebenden Kammer herrscht. Mit dem Druck in dieser Kammer wird die auf die Ventilnadel wirkende Schliesskraft eingestellt. Ausserdem wirkt die in der Kammer befindliche Steuerflüssigkeit dämpfend.

Im Zusamenwirken mit der sehr schmalen Druckschulter am Übergang zwischen dem konischen Ende und dem zylindrischen Teil wird erreicht, dass ein sehr geringer Steuerdruck (grössenordnungsmässig weniger als ein Zehntel des Einspritzdruckes) ausreicht. Das verbessert die Regelgüte, verringert die Steuerflüssigkeitsleckmenge und ermöglicht eine einfache Zufuhr des Steuermediums zur Düse. Das ist bei Einspritzdüsen für mit Schweröl betriebene grosse bis sehr grosse Motoren mit flachem Brennraum auch ein besonderer wirtschaftlicher Vorteil.

Der Nutzen für die Regelgüte besteht nicht nur in den geringeren Kräften und deren leichterer Steuerbarkeit in einem weiteren Bereich, sondern auch darin, dass die Innennadel auch dann öffnen kann, wenn der Druck in der Kammer etwa noch für kleine Last hoch ist, aber die Einspritzpumpe bereits auf volle Leistung und somit höchsten Einspritzdruck gestellt ist. Dadurch ist keine Zerstörung der Düse zu fürchten und die Parameter der Steuerung können für höchste Genauigkeit gewählt werden. Die sehr schmale Druckschulter am Übergang zwischen konischem Ende und zylindrischem Teil der Innennadel stellt letzten Endes auch einen wirksamen Schutz der Düse bei Versagen der Steuerung dar.

Dadurch, dass die mit der Steuerflüssigkeit beaufschlagte Kammer in der Hohlnadel in der Höhe der ersten Anschlagfläche ausgebildet ist, haben weder die Bewegungen von Hohlnadel und Innennadel noch die Pulsationen des Einspritzdruckverlaufes eine nennenswerte Rückwirkung auf den Druck in der Kammer, vor allem bei niederem Steuerdruck, also grosser Last. Auch das wirkt sich vorteilhaft auf das Steuerverhalten aus.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Steuerkolben einen Kopf grösseren Durchmesser auf, dessen Unterseite die zweite Anschlagfläche bildet, die mit dem oberen Rand der Hohlnadel zusammenwirkt, wobei an dem Kopf von oben eine zweite Schliessfeder angreift (Anspruch 2). Das hat konstruktive Vorteile hinsichtlich der Bauhöhe und gestattet wegen der kurzen Toleranzkette eine besonders genaue Einstellung der Anschläge.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung besteht zwischen der zweiten Anschlagfläche und dem oberen Rand der Hohlnadel ein kleines Spiel, wenn Hohlnadel, Innennadel und Steuerkolben sich in Ruhestellung befinden (Anspruch 3). Die Wirkung des Spieles ist eine zweifache: Beim \ffnen der Hohlnadel genügt zuerst die Kraft auf die schmale Druckschulter der Hohlnadel, um die Kraft der Schliessfeder zu überwinden. Wenn das Spiel aufgebraucht ist, wirkt der Einspritzdruck auch auf die untere Kegelstumpffläche der Hohlnadel, dann aber auch entgegen der zweiten Schliessfeder. Durch die geringere Kraft der beim \ffnen zuerst allein wirkenden Schliessfeder der Hohlnadel ist aber auch der metallische Schlag beim Schliessen abgeschwächt.

Weiterhin wirkt das Spiel der Ausbildung von Kavitation, besonders an der Innennadel, entgegen. Es sichert bei entsprechend ausgelegten Federn einen genau definierten Schliessverlauf, wobei immer zuerst die Innennadel schliesst. Dabei ist die Quetschströmung aus dem Sitz der Innennadel in die Sitzzone der Hohlnadel gerichtet, wenn diese noch nicht ganz geschlossen ist. Das verzögert diese Quetschströmung, und gegebenenfalls auch eine durch Reflektion entstehende Rückströmung, so stark, dass in deren Nachlauf keine Kavitation mehr auftritt.

Im Rahmen der Erfindung können die Spritzbohrungen sehr verschieden bemessen und angeordnet sein. Wesentlich ist, dass in allen Betriebspunkten Anzahl und Querschnitt der freigelegten Spritzbohrungen die erforderliche Menge durchlassen und die erwünschte Strahlform erzeugen. So wird beispielsweise im Leerlauf und bei Teillast nur die Hohlnadel geöffnet, die Innennadel bleibt sitzen, bei hoher Last bis Vollast beide Nadeln, wobei der \ffnungsdruck der Innennadel vom Steuerdruck abhängt. Dabei kann durch die erfindungsgemäss geschaffende hydraulische Steuerung der Zeitablauf jeder Einspritzung genau und reproduzierbar eingestellt werden. Dadurch ist die Erfindung auch für Motoren aller Brennraumformen und Grössen, vom grossen Motor mit flachem Brennraum bis zum schnelllaufenden Motor mit Brennraummulde im Kolben, bestens geeignet.

In einer für Motoren mit flachem Brennraum grossen Durchmessers bevorzugten Ausführungsform ist der Querschnitt der der Hohlnadel zugeordneten Spritzbohrungen kleiner als der der Innennadel zugeordneten Spritzbohrungen, und die der Hohlnadel zugeordneten Spritzbohrungen gehen von einem Ringraum zwischen dem Sitz von Hohlnadel und Innennadel aus (Anspruch 4). Wegen des Zylinderdurchmessers und der deshalb erforderlichen Reichweite der Spritzstrahlen sind bei solchen Motoren sitzgebohrte Spritzbohrungen unüblich. Die der Hohlnadel zugeordneten Spritzbohrungen sind vom Druckraum her mit geringen Druckverlusten erreichbar, was eine bessere Anströmung der oberen Spritzbohrungen und eine grössere Reichweite der Einspritzstrahlen bei für diese Brennraumform ausreichender Zerstäubung gestattet.

Bis zu den der Innennadel zugeordneten Spritzbohrungen ist der Weg länger und daher sind die Drosselverluste grösser, was durch die grösseren Spritzbohrungen kompensiert werden kann. Ausserdem werden diese ja nur bei hoher Last freigegeben. Sonst sind sie geschlossen, dadurch können an ihnen keine Verkokungen auftreten. Schliesslich trägt der Ringraum mit der verminderten Anzahl in den Verbrennungsraum offener Bohrungen auch noch zur Aufschlagdämpfung der Hohlnadel bei.

In einer für Motoren mit Brennraummulde im Kolben vorteilhaften Ausführungsform sind die der Hohlnadel zugeordneten Spritzbohrungen sitzgebohrt und die Schliessfedern so bemessen, dass die Hohlnadel in der Stellung, in der das Spiel aufgebraucht ist, innehält (Anspruch 5). So kann im Zusammenwirken mit dem Spiel gemäss Anspruch 3 durch Dimensionierung der Federn die Einspritzung aus den der Hohlnadel zugeordneten Bohrungen moduliert werden, wie es etwa im EP-Patent 413 173 beschrieben ist. Solange das Spiel reicht, wird die Hohlnadel nur gegen die Kraft der eigenen Schliessfeder angehoben. Durch den geringen Abstand der konischen Dichtflächen entstehen in dieser ersten Hubphase extrem stark zerstäubte und aufgefächerte Einspritzstrahlen.

Erst bei weiterem Ansteigen des Einspritzdruckes hebt sich die Hohlnadel weiter, gegen die Kraft beider Schliessfedern, das ist die zweite Hubphase. Daran kann dann bei hoher Last und gesteuert durch den Steuerdruck das \ffnen der Innennadel anschliessen.

Die Verteilung der Spritzbohrungen auf zwei Ebenen hat bei modulierter Einspritzung noch den zusätzlichen Vorteil, dass weniger Spritzbohrungen über den Umfang verteilt sind, wodurch die buschigen Strahlen der ersten Hubphase einander nicht überschneiden können, was zu erhöhten Kohlenwasserstoffemissionen führen würde.

In weiterer Verfeinerung der Erfindung kann der Anschlag, an dem sich die Schliessfeder der Hohlnadel im Düsenkörper abstützt, noch verstellbar ausgeführt sein (Anspruch 6). Durch diese Verstellmöglichkeit kann beim Zusammenbau der Düse eine Eichung vorgenommen werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Düse in geschlossener Stellung,
Fig. 2 Detail A der Fig. 1, vergrössert in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 3 Detail A der Fig. 1, vergrössert in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 4 wie Fig. 1, jedoch in einer ersten Arbeitsstellung,
Fig. 5 wie Fig. 1, jedoch in einer zweiten Arbeitsstellung,
Fig. 6 wie Fig. 1, jedoch in einer dritten Arbeitsstellung.

Die in Fig. 1 teilweise dargestellte Einspritzdüse, sie könnte auch Teil einer Pumpendüse sein, ist der Düsenhalter mit 1 und der Düsenkörper mit 2 bezeichnet, beide werden von einer Überwurfmutter 3 zusammengehalten. Im Düsenkörper 2 führt eine Bohrung als Hochdruckleitung 4 zu einem Druckraum 5. Durch die Hochdruckleitung 4 wird der Brennstoff von einer nicht dargestellten Einspritzpumpe aus zugeführt. Der unterste Teil des Düsenkörpers 2 bildet eine Düsenkuppe 6, in deren Innerem ein oder mehrere Sitzkegel 7 vorgesehen sind. Von diesem gehen obere Spritzbohrungen 8 und untere Spritzbohrungen 9, in Fig. 1 nur durch deren Mittellinien dargestellt, aus.

Im Inneren des Düsenkörpers 2 ist eine Hohlnadel 10 axial beweglich und dicht geführt. Die Hohlnadel 10 ist im Druckraum mit einer Druckschulter 11 versehen, an der der Einspritzdruck angreift. Im Inneren der Hohlnadel 10 ist eine Innennadel 12 dichtend und längsverschieblich geführt, über ihr ein Steuerkolben 13, der aus Fertigungsgründen den gleichen Durchmesser aufweisen kann. Am unteren Ende des Steuerkolbens 13 ist eine Anschlagfläche 14 ausgebildet, die mit einem Zapfen 15 zusammenwirkt, der hier das obere Ende der Innennadel 12 ist. Ebensogut könnte der Zapfen 15 Teil des Steuerkolbens 13 und die Anschlagfläche 14 am oberen Ende der Innennadel 12 ausgebildet sein.

Zwischen dem Zapfen 15, dessen Durchmesser kleiner als der der Innennadel ist, und der Innenwand der Hohlnadel 10 ist eine Kammer 16 ausgebildet, die durch eine Querbohrung 17 der Hohlnadel hindurch mit einem Steuerkanal 18 in Verbindung steht, der von einer nicht dargestellten und separat steuerbaren Steuerdruckquelle mit variablem Druck beaufschlagbar ist.

Am oberen Ende des Steuerkolbens 13 ist ein Kopf 22 grösseren Durchmessers ausgebildet. Dieser weist an seiner Unterseite eine erste Anschlagschulter 23 auf, die mit dem oberen Rand 24 der Hohlnadel 10 zusammenwirkt. Auf dem oberen Rand 24 der Hohlnadel 10 stützt sich auch ein erstes Druckstück 25 mit einem Teil seiner Bodenfläche 26 auf. Auf dieses wirkt eine erste Schliessfeder 27 über einen Zentrierring 28. Der Hub des ersten Druckstückes 25 ist durch eine zweite Anschlagschulter 29 des Düsenhalters 1 begrenzt. Zwischen dem oberen Rand 24 der Hohlnadel 10 und der ersten Anschlagschulter 23 des Kopfes 22 besteht bei geschlossenen Düsennadeln 10, 12 ein kleines Spiel 30 von beispielsweise 15% des Hubes der Hohlnadel, auf dessen Wirkung später eingegangen wird.

Auf die Oberseite des Kopfes 22 wirkt über ein das erste Druckstück durchsetzendes zweites Druckstück 31 eine zweite Schliessfeder 32. Der Hub des zweiten Druckstückes 31 ist durch einen zweiten Anschlag 33 begrenzt, dessen obere Querplatte 34 sich an einer Stützschulter 35 des Düsenhalters abstützt. Die erste Schliessfeder 27 stemmt sich oben über einen Stützring 36 gegen den Düsenhalter 1. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser Stützring 36 beispielsweise mittels nur angedeuteter Verstellschrauben 37 einstellbar. Diese Einstellmöglichkeit ist nur für das Justieren der Düse bei der Herstellung gedacht. Die Schliessfedern sind in Fig. 1 aus Gründen der Darstellung nur verkürzt eingezeichnet.

In Fig. 2 ist die Düsenkuppe 6 in einer Ausführungsform für Motoren mit einem flachen Brennraum grossen Durchmessers vergrössert dargestellt. Die Hohlnadel 10 endet unten in einem Kegelstumpf 40, der in Ruhe auf den Sitzkegel 7 gepresst wird. An den Kegelstumpf 40 schliesst sich eine achsnormale Abschlussfläche 41 an. Der Sitzkegel 7 ist in der Nähe der Abschlussfläche 41 durch eine Eindrehung 42 unterbrochen, die mit der Abschlussfläche 41 der Hohlnadel 10 und der Innennadel 12 eine Ringkammer 43 begrenzt. Von dieser gehen die oberen Spritzbohrungen 8 aus. Die Innennadel 12 ist in der Ringkammer 43 mit einer Schmalschulter 46 versehen, deren Durchmessersprung grössenordnungsmässig ein Zehntel des Durchmessers der Innennadel 12 ausmacht. Daran schliesst sich dann eine Kegelspitze 45 an, die in Ruhe ebenfalls auf den Sitzkegel 7 gepresst wird.

Die unteren Spritzbohrungen 9 sind sitzgebohrt und gehen von der Sitzfläche der Kegelspitze 45 des Sitzkegels 7 aus. Der kleine Sack an der Spitze des Sitzkegels 7 ist bearbeitungsbedingt. Einbuchtungen 47 an der Aussenseite der Spritzbohrungen 8, 9 gewährleisten einen sauberen Austritt des Strahles und ermöglichen eine Bemessung der Düsenkuppe 6 für besonders hohe Festigkeit.

Die Ausführungsform der Fig. 3 für Motoren mit einer Brennraummulde im Kolben unterscheidet sich davon nur dadurch, dass keine Ringkammer ausgebildet ist und dass die oberen Spritzbohrungen 8 min ebenfalls sitzgebohrt sind, also bei geschlossener Hohlnadel unter deren Kegelstumpffläche 40 min enden. Das gestattet die Modulierung der durch diese Spritzbohrungen 8 min austretenden Strahlen.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Düse wird im Folgenden beschrieben, wobei die jeweiligen Stellungen durch Indizes voneinander unterschieden sind:

Wenn, ausgehend von Fig. 1, die beide Düsennadeln 10, 12 in Ruhestellung zeigt, der Einspritzdruck ansteigt, hebt sich zuerst die Hohlnadel 10 gegen den Druck nur der ersten Schliessfeder 27, bis das Spiel 30 aufgebraucht ist. Die Innennadel 12 wird von der zweiten Schliessfeder 32 über das zweite Druckstück 31 und den Steuerkolben 13, der auf ihr aufsitzt, niedergehalten. Ob und wann sie angehoben wird, hängt von dem in der Kammer 16 herrschenden Steuerdruck ab. Ist dieser sehr hoch, etwa bei Leerlauf, wird ihr \ffnungsdruck überhaupt nicht erreicht und sie bleibt während der gesamten Einspritzung geschlossen. Ist der Steuerdruck sehr nieder, bei Vollast, ist ihr \ffnungsdruck nur von der zweiten Schliessfeder 32 bestimmt. Zwischen diesen beiden Extremen wird der Steuerdruck je nach Betriebspunkt variiert.

Im Folgenden wird der Ablauf für einen mittleren Steuerdruck entsprechend Teillast beschrieben.

In der in Fig. 4 gezeigten Stellung ist die Hohlnadel 10 etwas geöffnet und das Spiel 30 ist aufgebraucht. Soll die Hohlnadel 10 weiter öffnen, so muss nun auch die Kraft der zweiten Schliessfeder 32 überwunden werden. Es wirkt jedoch auch eine grössere Kraft auf die Hohlnadel 10, da der Einspritzdruck jetzt auch auf deren Kegelstumpffläche 40 (Fig. 2 bzw. Fig. 3) wirkt.

Es hängt somit von der Abstimmung der beiden Schliessfedern 27, 32 ab, wie lange die Hohlnadel 10 in dieser Stellung bleibt. Bleibt sie lange genug, und ist durch Wahl des Steuerdruckes sichergestellt, dass sich die Innennadel noch nicht hebt, so ist damit auch die Dauer einer ersten Phase bei modulierter Einspritzung festgelegt.

In Fig. 4 ist zu erkennen, dass die Hohlnadel 10 mit ihrem Druckstück 24 ihren Hub dann noch fortsetzen kann, bis ihr Druckstück 25 die zweite Anschlagschulter 29 erreicht. Die Innennadel 12 beginnt zu öffnen, sobald der auf die Schmalschulter 46 wirkende Einspritzdruck den in der Kammer 16 eingestellten Steuerdruck überwindet, was von der Bewegung der Hohlnadel vollkommen unabhängig ist.

Wenn diese beiden Bewegungen stattgefunden haben, ist die in Fig. 5 gezeigte vollkommen geöffnete Stellung erreicht. In dieser ist der Hub der Hohlnadel durch die zweite Anschlagschulter 29 begrenzt. Die Innennadel 12 hat die Anschlagfläche 14 erreicht, dann aber (bei sehr geringem Steuerdruck) noch den Steuerkolben 13 und das zweite Druckstück 31 weiter bis in die gezeigte Stellung 312 geschoben, in der der Anschlag 33 erreicht ist.

Wenn nun der Einspritzdruck zusammenbricht, beginnt das Schliessen der beiden Nadeln, das durch den eingestellten Steuerdruck in der Kammer 16 nicht behindert wird. Die Innennadel senkt sich unter dem Druck der zweiten Schliessfeder 32, bis der Kopf 22 mit seiner Anschlagschulter 23 den oberen Rand 24 der Hohlnadel 10 erreicht hat. Ab dieser in Fig. 6 gezeigten Stellung kann die Hohlnadel 10 die Innennadel 12 nicht mehr überholen. Dadurch ist sichergestellt, dass Letztere zuerst und nur durch die Kraft der zweiten Schliessfeder 32 den Sitz 7 erreicht. Der Aufschlag ist dadurch relativ sanft und wird ausserdem noch durch den Brennstoff zwischen dem Kegel 45 und dem Sitz 7 gedämpft. Im Moment des Aufschlages befindet sich die Hohlnadel 10 in dem durch das Spiel 30 bestimmten Abstand vom Sitz 7.

In den so gebildeten Spalt wird der verdrängte Brennstoff geschleudert und verliert so seine Geschwindigkeit, wodurch die Kavitationsgefahr in seinem Nachlauf gebannt ist. Aber auch der Aufschlag der Hohlnadel am Sitz 7 ist gedämpft: Die Hohlnadel wird nur von einer Feder (der ersten Schliessfeder 27), also mit weniger Kraft, abwärts gedrückt. Weiterhin wird sie auch durch das Brennstoffpolster abgebremst, wobei insbesondere bei Vorhandensein der Ringkammer 43 durch die reduzierte Anzahl Spritzbohrungen, die von ihr ausgehen, noch eine zusätzliche Bremswirkung erzielt wird.

Es ist zu erkennen, dass durch die erfindungsgemässe Gestaltung einerseits ein sanfter und doch präzise reproduzierbarer Bewegungsablauf und andererseits ein sehr breiter Steuerbereich auf niederem Druckniveau erzielt wird, der eine Anpassung an das gesamte Motorkennfeld erlaubt.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem Düsenkörper (2), in dem eine von je einer Schliessfeder belastete Hohlnadel (10) und eine in deren Innerem geführte Innennadel (12) angeordnet sind, welche beide mit konischen Sitzflächen (7) in einer Düsenkuppe (6) des Düsenkörpers (2) zusammenwirken, wobei der Hohlnadel (10) und der Innennadel (12) je eine Anzahl von Spritzbohrungen (8, 9;

8 min , 9 min ) zugeordnet sind, und wobei in der Düse (1, 2) eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, die unabhängig vom momentanen Einspritzdruck, aber in Abhängigkeit von der Lage des Betriebspunktes im Motorkennfeld den Bewegungsablauf der Düsennadeln (10, 12) beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass a) in der Hohlnadel (10) über der Innennadel (12) ein Steuerkolben (13) vorgesehen ist, der eine mit dem oberen Ende der Innennadel (12) zusammenwirkende Anschlagfläche (14) und eine mit der Hohlnadel (10) zusammenwirkende erste Anschlagschulter (23) aufweist, b) in der Hohlnadel (10) in der Umgebung der Anschlagfläche (14) eine mit einer Steuerflüssigkeit beaufschlagbare Kammer (16) ausgebildet ist, und c) die Innennadel (12) mit einer sehr schmalen Druckschulter (46) versehen ist.

2.

Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (13) einen Kopf (22) grösseren Durchmessers aufweist, dessen Unterseite die erste Anschlagschulter (23) bildet, die mit dem oberen Rand (24) der Hohlnadel (10) zusammenwirkt und an dem von oben eine zweite Schliessfeder (32) angreift.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Anschlagschulter (23) und dem oberen Rand (24) der Hohlnadel (10) ein kleines Spiel (30) besteht, wenn Hohlnadel (10), Innennadel (12) und Steuerkolben (13) sich in Ruhestellung befinden.

4.

Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der der Hohlnadel (10) zugeordneten Spritzbohrungen (8) kleiner als der der Innennadel (12) zugeordneten Spritzbohrungen (9) ist und dass erstere Spritzbohrungen (8) von einem zwischen den Sitzflächen (7) von Hohlnadel (10) und Innennadel (12) gebildeten Ringraum (43) ausgehen.

5. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die der Hohlnadel (10 min ) zugeordneten Spritzbohrungen (8 min ) sitzgebohrt sind und dass die Schliessfedern (27, 32) so bemessen sind, dass die Hohlnadel (10) in der Stellung, in der das kleine Spiel (30) aufgebraucht ist, innehält.

6. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliessfeder (27) der Hohlnadel (10) sich im Düsenhalter (1) an einem einstellbaren Stützring (36) abstützt.