DD142585A1

DD142585A1 - Steuerung des nadelhubes von kraftstoff-einspritzduesen

Info

Publication number: DD142585A1
Application number: DD79211721A
Authority: DD
Inventors: Franz Chmela
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1978-03-22
Filing date: 1979-03-21
Publication date: 1980-07-02
Also published as: GB2017210A; DE2812519C2; IT7921172A0; IT1112341B; GB2017210B; HU179762B; FR2420663A1; JPS54130722A; RO77257A; SE7902517L; IN151601B; DE2812519A1; US4284049A

Description

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Berlin,ά.20.6.1979 WP P 02 Μ/211 721 55 241/28

Steuerung des Nadelhubes von Kraftstoff-Einspritzdüsen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Steuerung des Nadelhubes von Kraftstoff-Einspritzdüsen für direkt einspritzende Brennkraftmaschinen, wobei in einem mit wenigstens einer Kraftstoff zuleitung und einer Leckölableitung versehenen Düsenhalter ein Düsenkörper eingesetzt ist, in dem sich eine axial verschiebbar gelagerte Düsennadel befindet, die durch die Kraft von wenigstens einer Schließfeder in ihrer Schließstellung gehalten wird und durch den Druck des Kraftstoffes von ihrem Dichtsitz abhebbar ist₀

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Kraftstoff-Einspritzdüsen der beschriebenen Art gehören seit langem zum allgemeinen Stand der Technik. Sie finden sowohl bei Gasöl- als auch bei Benzinbetrieb Anwendung, Bei derartigen Einspritzdüsen ist es aus verschiedenen Gründen vorteilhaft, die Beschaffenheit des Einspitzstrahls den unterschiedlichen Betriebszuständen des Motors anzupassen. Dies erfolgt bekannterweise durch eine Steuerung des Hubes der Düsennadel, indem die Kennlinie der Schließfeder derart abgeändert wird, daß sich ein vom Einspritzdruck abhängiger Itfadelhub einstellt« Das gleiche kann auch durch zwei Schließfedern mit

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unterschiedlichen Kennlinien erreicht werden.·

Derartige Ausführungen haben jedoch die ITachteile, daß die Benutzung des Einspritzdruckes als Führungsgröße eine im Hinblick auf die hier geforderte Punktion unzulässige Einschränkung bedeutet, und daß die Begrenzung des Hadelhubes durch die Herstellung eines Gleichgewichtes zwischen der Schließfederkraft und der H_adelkraft wegen der Größe der Kräfte und der Steilheit der Kennlinie überhaupt ungenau und schlecht reproduzierbar ist«

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Steuerung des Uadelhubes von Kraftstoffeinspritzdüsen auszubilden, mit der eine vereinfachte und verbesserte Einstellbarkeit ermöglicht wird*

Darlegung des Y/esens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung des Nadelhubes für Kraftstoff-Einspritzdüsen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, durch welche eine genaue Anpaßung der Beschaffenheit des Einspritzstrahles an die verschiedenen Betriebszustände des M_otors möglich ist,

Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst,- daß im Düsenhalter eine durch ein hydraulisches Steuermittel axial verschiebbare, mit Verbindungsöffnungen zwischen einem Druckraum und der Leckölableitung versehene Regelhülse angeordnet ist, und daß die VerbindungsÖffnungen nach Beaufschlagen der Stirnfläche der Regelhülse durch das Steuermittel und nach dem Abheben der Düsennadel von ihrem Dichtsitz durch einen Kolben abschließbar sind und der Nadelhub dadurch verkürzbar ist«

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Es wird also eine hydraulische Steuerung des Uadelhubes vorgeschlagen, die unabhängig von der Kennlinie der Schließfeder ist, so daß die Funktionen Haderbelastung und Hubbegrenzung getrennt sind. Außerdem ist eine Änderung des Uädelhubes ohne Ausbau von Teilen jederzeit möglich·

Im einzelnen wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die Regelhülse durch eine Rückholfeder in ihrer unwirksamen Lage zu halten, in der sie an euner im Düsenhalter vorgesehenen Begrenzungsfläche anliegt· Die Rückholfeder kann schwach ausgelegt werden, da sie nur die Beschleunigungskräfte an der Regelhülse und die Reibung zu überwinden hat.

Der die Verbindungs öffnungen abschließende Kolben wird zweckmäßigerweise als zwischen der Düsennadel und der Schließfeder angeordneter Federteller ausgebildet und in axialer Richtung in der Regelhülse verschiebbar geführt₀

V/eiter wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, im oberen Teil des Düsenhalters einen die Stirnfläche der Regelhülse durchdringenden Bolzen zu befestigen, der einen dichtend an der Innenfläche der Regelhülse anliegenden Bund aufweist, welcher einerseits als Abschluß des durch die Regelhülse und den Kolben gebildeten Druckraumes dient und andererseits die Gegenabstützung für die Rückholfeder bildet« Weiter dient der Bund schließlich auch noch als Gegenabstutzung für die Schließfeder, die aus raumsparenden Gründen im Druckraum untergebracht ist.

Die Abstimmung der Steifigkeit der Rückholfeder mit dem Druck

des Steuermittels kann entweder so erfolgen, daß sich die Lage der Regelhülse und damit des Düsennadelanschlags kontinuierlich mit dem Steuermitteldruck verändern läßt, oder derart,

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daß sich die Regelhülse bei Beaufschlagring mit Steuermittel aus der Ruhelage unmittelbar zum Anschlag bewegt, wodurch der Nadelhub plötzlich auf einen kleinen Wert begrenzt wird.

Als hydraulisches Steuermittel wird vorgeschlagen, den für die Brennkraftmaschine vorgesehenen Kraftstoff zu verwenden, wodurch eine zusätzliche Pumpe, Vorratsbehälter, Filter u.a» entfallen. Da für die Betätigung der Regelhülse nur geringe Kräfte erforderlich sind, weil nur die schwache Rückholfeder und die Reibung überwunden werden müssen, genügt als Steuerdruck die Druckdifferenz zwischen Einspritzpumpen-Saugraum und Leckölableitung. Deshalb entnimmt man das Steuermittel zweckmäßigerweise an dem zwischen Filter und Einspritzpumpe befindlichen Teil der Saugleitung über eine Steuerleitung. In der Steuerleitung ist ein DreiwegventiL, vorzugsweise ein Magnet-Dreiwegveiitil vorgesehen, durch das einerseits Steuermittel aus der Saugleitung in den Düsenhalter zur Nadelhubbegrenzung und andererseits Steuermittel aus dem Düsenhalter über eine Entlastungsleitung in den Kraftstoffbehälter zur Aufhebung der Hubbegrenzung geführt werden kann.

Die Steuerung des Magnet-Dreiwegventiles ist durch beliebige Werte möglich, vorzugsweise wird eine von der Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Regelung empfohlen.

Ausführun,q;sbeiepiel

Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles "entnommen werden.

Es zeigen:

Figo 1: einen Längsschnitt durch einen Einspritzdüsenhalter

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nach der Erfindung,

Pig· 2: ein Schaltschema über die Führung der Steuerleitungen bzw, deren Anschluß an die Kraftstoff-Einspritzanlage, ^x

In Pigο 1 ist in einem aus mehreren Teilen bestehenden Düsenhalter 1 ein Düsenkörper 2 eingesetzt, in dem eine nur zum Teil angedeutete Düsennadel 3 langsverschiebbar angeordnet ist. Durch eine !traftstoffzuleitung 4, die um 90° versetzt strichliert dargestellt ist, wird der Kraftstoff in bekannter Weise zum Düsenkörper 2 und damit zur Düsennadel 3 geführt. Im Düsenhalter 1 ist eine mit einer Stirnfläche 5 versehene Regelhülse 6 in axialer Richtung verschiebbar gelagert, welche durch die Rückholfeder 7 in ihrer unwirksamen Lage an einer Begrenzungsfläche 8 des Düsenhalters 1 anliegt, wie aus der rechten Hälfte von Pig, 1 zu ersehen ist.

Im oberen Teil des Düsenhalters 1 ist in einer Bohrung 9 ein durch die Stirnfläche 5 der Regelhülse 6 hindurchgeführter, mehrfach abgesetzter Bolzen 10 befestigt, der mit einem Bund 11 dicht an der Innenwand der Regelhülse 6 anliegt und gleichzeitig die Gegenabstützung der Rückholfeder 7 darstellt. Auf dem Bolzen 10 befindet sich noch eine Einstellschraube 12 zur Begrenzung des maximalen Hubes der Regelhülse 6, wie die linke Hälfte der Pig, 1 zeigt* Diese Stellung wird erreicht, wenn über einen Steuermittelanschluß 13 ein hydraulisches Steuermittel in den Raum 14 gelangt, dessen Druck wenigstens die Kraft der Rückholfeder 7 und die Reibung überwindet.

Im unteren hohlen Ende der Regelhülse 6 ist ein als Federtel« ler ausgebildeter, mit der Düsennadel 3 verbundener Kolben 15 dicht, ;jedoch langsverschiebbar gelagert, der im Ruhezustand

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durch eine sich andernends ebenfalls an dem Bund 11 abstützende Schließfeder 16 nach unten gedrückt wird, so daß die Düsennadel 3 auf ihrem Dichtsitz aufliegt«

Der Bund 11, die Regelhülse 6 und der Kolben 15 bilden einen Druckraum 17, der, wie die linke Hälfte von Figo 1 zeigt, während des Betriebes evtl« vollkommen abschließbar ist. Befindet sich die Regelhülse 6 jedoch in ihrer unwirksamen Stellung gemäß der rechten Hälfte von Pig, 1, so verbindet' sie den Druckraum 17 über Verbindungsöffnungen- 18 mit einer Leckölableitung 19, er wird also drucklos. Schließlich sind in der Regelhülse 6 noch reine Entlastungsbohrungen 20 für den oberen freien Raum angebrachte

In Pig« 2 ist der gesamte, in Pig. 1 ausführlich gezeigte Düsenhalter 1 einschließlich Einspritzdüse schematisch wiedergegeben. Aus einem Kraftstoffbehälter 21 wird über eine mit einem Filter 22 versehene Leitung 23» die an ihrem Ende auch als Saugleitung bezeichnet werden kann, durch eine Pumpe 24 der Einspritzpumpe 25 eines nicht dargestellten Motors Kraftstoff zugeführt, welche ihn mit hohem Druck über die Kraftstoffzuleitung 4 in. bekannter V/eise zur Einspritzdüse im Düsenhalter 1 weiterpumpt. Die Leckölableitung 19 aus der Einspritzdüse führt wieder zum Kraftstoffbehälter 21 zurück, ebenso eine mit einem Überströmventil 26 versehene Ablaufleitung 27 aus der Einspritzpumpe 25 ο Von der Saugleitung 23» in der noch niedriger Druck herrscht, führt eine Steuerleitung 28 zum Steuermittelanschluß 13 des Düsenhalters 1 (Pig. 1.)« Durch ein Magnet- Dreiwegventil 29 ist die Steuerleitung 28 wahlweise mit einer zum Kraftstoffbehälter 21 führenden Entlastungsleitung 30 verbindbar.

Wirkungsweise: Soll der !Tadelhub der Kraftstoff-Einspritzdüse nicht begrenzt

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werden, so verbindet das Magnet-Dreiwegventil 29 die Steuerleitung 28 mit der Entlastungsleitung 30, der Raum 14 im Düsenhalter 1 bleibt drucklos und die Regelhülse 6 befindet sich in unwirksamer Stellung, in der der Druckraum 17 durch die VerbindungsÖffnungen 18 dauernd mit der Leckölableitung 19 in Verbindung steht₀

Ist eine Begrenzung des H_adelhubes erforderlich, verbindet das Dreiweg~M_agnetventil 29 die S_augleitung 23 mit der Steuerleitung 28, der Raum 14 steht unter Druck und die Regelhülse 6 wird in die in Pig» 1 links dargestellte Lage gebrachte Der von der Düsennadel 3 nach oben gedrückte Kolben 15 sperrt nun die Verbindungsöffnungen 18 ab, bevor die Düsennadel 3 ihren Endanschlag erreicht hat. Das auf diese Weise im Druckraum verbleibende Flüssigkeitspolster verhindert ein weiteres Öffnen der Uadel und wirkt so als schaltbarer Düsennadelanschlage

Claims

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Erfindungsanspruch

1» Steuerung des !Tadelhubes von Kräftstoff-Einspritzdüsen für direkt einspritzende Brennkraftmaschinen, wobei in einem mit wenigstens einer Kraftstoffzuleitung und einer Leckölableitung versehenen Düsenhalter ein Düsenkörper eingesetzt ist, in dem sich eine axial verschiebbar gelagerte Düsennadel befindet, die durch die Kraft von wenigstens einer Schließfeder in ihrer Schließstellung gehalten wird und durch den Druck des Kraftstoffes jvon ihrem Dichtsitz abhebbar ist, gekennzeichnet dadurch, daß im Düsenhalter (1) eine durch ein hydraulisches Steuermittel axial verschiebbare, mit VerbindungsÖffnungen (18) zwischen einem Druckraum (17) "und der Leckölableitung (19) versehene Regelhülse (6) angeordnet ist, und daß die VerbindungsÖffnungen (18) nach Beaufschlagen der Stirnfläche (5) der Re-.gelhülse (6) durch das Steuermittel und nach dem Abheben der Düsennadel (3) von ihrem Dichtsitz durch einen Kolben (15) abschließbar sind und der itfadelhub dadurch verkürzbar ist.

2* Steuerung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Regelhülse (6) durch eine Rückholfeder (7) in ihrer unwirksamen Lage gehalten wird, in der sie an einer im Düsenhalter (1) vorgesehenen'Begrenzungsfläche (8) anliegt,

3. Steuerung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kolben (15) als zwischen der Düsennadel (3) und .der Schließfeder (16) angeordneter Pederteller ausgebildet und in axialer Richtung in der Regelhülse (6) verschiebbar geführt ist»

4« Steuerung nach den Punkten 1 und 3» gekennzeichnet dadurch, daß die Schließfeder'(16) im Druckraum (17) untergebracht ist. . ' '

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5· Steuerung nach den Punkten 1 bis 4» gekennzeichnet dadurch, daß im Düsenhalter (1) ein die Stirnfläche (5) der Regelhülse (6) durchdringender Bolzen (10) befestigt ist, der einen dichtend an der Innenfläche der Regelhülse (6) anliegenden Bund (11) aufweist, und daß dieser Bund (11) einerseits die Gegenabstützung der Schließfeder (16) und andererseits die Gegenabstützung der Rückholfeder (7) bildet.

6» Steuerung nach den Punkten 1 bis 5» gekennzeichnet dadurch, daß an dem Bolzen (10) eine den Hub der Regelhülse (6) begrenzende Einstellscheibe (12) angebracht ist₀

7· Steuerung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die VerbindungsÖffnungen (18) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß der Druckraum (17) bei einem bestimmten Hadelhub nahezu plötzlich abgeschlossen und wieder geöffnet wird,

8« Steuerung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Lage der Regelhülse (6) und damit die Größe des Nadelhubes kontinuierlich mit Hilfe des Steuermitteldruckes veränderbar ist,

9* Steuerung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Regelhülse (6) durch das Steuermittel in Schließrichtung der Düsennadel (3) bewegbar ist und an der Einstellscheibe (12) zur Anlage kommt, was einer Zweipunktsteuerung des UacLelhubes entspricht. .

10, Steuerung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als hydraulisches Steuermittel der für die Brennkraftmaschine vorgesehene Kraftstoff Anwendung findet und daß als Steuerdruck die Druckdifferenz zwischen Saugraum der Ein-

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spritzpumpe (25) und der Leckölableitung (19)' dient,

11· Steuerung nach den Punkten 1 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß ein am Düseishalter (1) vorgesehener Steuermittelanschluß (13) mittels einer Steuerleitung (28) mit dem zwischen Filter (22) und Kraftstoff-Einspritzpumpe (25) befindlichen Teil der Saugleitung (23) verbunden ist,

12e Steuerung nach den Punkten 1, 10 und 11, gekennzeichnet dadurch, daß in der Steuerleitung (28) ein Dreiwegventil angeordnet ist, von dem aus eine Entlastungsleitung (30) zum Kraftstoffbehälter (21) führt.

13· Steuerung nach den Punkten 1 und .10 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß das Dreiwegventil als Magnet-Dreiwegventil (29) ausgebildet und abhängig von der Last und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine umsteuerbar ist·