-
Kraftstoffeinspritzventil für Vor- und Haupteinspritzung Die Erfindung
bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil für Vor- und Haupteinspritzung, dessen
Ventilnadel sich unter dem Druck des zugeführten Kraftstoffs entgegen der Kraft
einer Schließfeder öffnet und das einen ebenfalls unter dem Druck des zugeführten
Kraftstoffs stehenden Voreinspritzkolben und einen Anschlag zur Begrenzung des Weges
dieses Voreinspritzkolbens aufweist und bei dem der Voreinspritzkolben während des
ersten Abschnitts des Fördervorgangs eine Voreinspritzmenge zum Druckraum des Einspritzventils
verdrängt, bis nach weiterem Druckanstieg des zugeführten Kraftstoffs die Ventilnadel
für die Haupteinspritzung öffnet (s. schweizerische Patentschriften 207 249 und
214 339).
-
Bei den bekannten Einspritzventilen dieser Art ist es möglich, daß
die Ventilnadel für die Haupteinspritzung öffnet, bevor der Voreinsptitzkolben seinen
Weg bis zum Anschlag zurückgelegt hat, wodurch die Voreinspritzmenge verringert
wird. Bei diesen Ventilen steuert nämlich der Voreinspritzkolben nach Zurücklegung
eines bestimmten Weges seines Voreinspritzhubes eine Bohrung auf, über die dann
der unter Druck stehende Kraftstoff' zu einem Belastungskolben gelangt, der dann
seinerseits den Zufuhrkanal für die Hatipteinspritzmen=;e zum Druckraum des Einspritzventils
atifstetiert. Da über die vom Voreinspritzkolben gesteuerte Bohrung auch die Hatlpteinspritzm°nge
strömt. muß der vom VoreinsprItzkolben #2eöffnete Querschnitt so groß sein, daß
diese '.Menge auch bei hoher Drehzahl ohne Rrößeren Druckverlust durchströmen kann.
Hinzu kommt. daß beispielsweise bei Fahrzeugmotoren die Voreinspritzmenge 5 bis
10 mm,' ist, was bei giitisti2er Auslegung einem Hub des Voreinspritzkolbens von
1 bis ? mm entspricht. Daraus ergibt sich. daß der Voreinspritzkolben spätestens
nach Zuriicklegling des halben Hubes mit dem Aufsteuern der -enannten Bohrung beginnen
muß. Bei niederer Drehzahl genügt jedoch ein kleinerer Querschnitt als bei hoher
Drehzahl, weshalb der Voreinspritzkolben nicht bis zum Anschlag verschoben wird
und die Voreinspritzmenge entsprechend kleiner wird als bei hoher Drehzahl.
-
Bei einer der bekannten Ausführungsarten ist zwischen Voreinspritzkolben
und dessen Zylinder ein enger Drosselspalt vorgesehen, um dem Belastungskolben zti
ermöglichen. in seine Aus##an@,stae zu gelan-en, wenn nach Beendi-ung der Einspritzung
der Voreinspritzkolben, seine Ausgangslage einnehmend, die genannte Bohrung wieder
geschlossen hat. Bei dieser Ausführungsart kommen die vorstehend cenannten Nachteile
noch stärker zur Auswirkung, da auch während des Voreinspritzvorgangs über den Drosselspalt
Kraftstoff strömt.
-
Ein weiterer Nachteil ist der baulich bedingte, strömungsungünstige
Kraftstofffluß mit mehreren Umlenkungen um 90'-' und plötzlichen Querschnittsänderungen,
deren Folge Druckverluste und zusätzliche Temperaturerhöhung und damit größere Leckverluste
sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eile Kraftstoffeinspritzventil
für Vor- und Haupteinspritzung zu bauen, bei dem unabhiingig von der Drehzahl die
Voreinspritzmenge möglichst konstant ist und das die erwähnten Nachteile vermeidet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgem;iß dadurch gelöst, daß der zugeführte
Kraftstoff den Voreirispritzkolben und eine erste in Öffnun@>srichtung wirkende
Fläche an der Ventilnadel stiinclig beaufsclil:r#=t und der vom Voreinspritzkolbcn
in den Druckrauril Verdrängte Kraftstoff eine zweite in Öffnungsrichtun_@ wirkende
Fläche an der Ventilnadel beaufschlaut und nach Anliegen des \"oreiiispritzkolbcns
arn Anschlag nur noch die erste Fl;iche in öfintin"sriclitun_ wirksam ist. so daß
erst nach ;@ristci2cil des Druckes des zugeführten Kraftstoffs die @'c ntllnadel
nach zurücklegung eines bestimmten Weges eine @'er-billcltiri" zum Druckraum für
die 1-I@ltiptcinspritzun@@ aufsteuert.
-
Der Raum zwischen dem \V'oreinshritzkolben und dem Druckraum des Einspritzventils
ist vorieilli;ifterweise nach jeder Haupteinspritzung zii entlasten. uni etwaige
Unter oder Cberdriicke abzubauen und auch die für eine konstante @#oreinspritzmenge
notwendige gleichmäßige Füllung dieses Raumes zu erhalten. Zti diesem Zweck sind
gemäß einer weiteren .1tisgestaltung der Erfindung die durch den VoreinsprItzkoiben
getrennten Räume durch einen Kanal verblinden.
der mittels eines
Rückschlaoventils in Richtung zum Druckraum gesperrt ist. wobei vorzugs-\Ncisc dieser
mit dem @Rückschlagventil versehene Kanal im \'orcinspritzkolben angeordnet ist.
-
Bei dc;i bekannten Einspritzventilen wird die Spannung der Schließfeder
über einen Belastungskoiben \erstcllt, was verhältnismäßig große bauliche ;\bmessun_@n
erfordert, da bei diesen Ventilen lunl@tionsb edingt der Belastungskolben und der
Vorcinsliritzkolbcn@ im Düsenhalter untergebracht sind. Aus diesem Grtttide ist
bei dem erfindungsgemäßen Krai tstofleinspritzventil. bei dem kein Beiastungskolbcn
erforderlich ist, nach einer weiteren Aus--cstaltung der Erfindung der Voreinspritzkolben
in dem die Ventilnadel und die Spritzöffnungen aufnehmenden Düsenkörper angeordnet.
-
Ein Ausführung=sbeispiel des Gegenstandes der Erfindun#o ist in der
Zeichnung dargestellt.
-
F i u . 1 zeigt einen Län,-,ssclinitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil
und F i g. ? einen Längsschnitt durch den Düsenkörper des in F i <o. 1 dargestellten
Kraftstoffeinspritzventils in (-,iößerer Darstellung.
-
Ein Düsenkörper 1 mit Spritzöffnungen 1 a des Kraftstoffeinspritzventils
ist mittels einer Überwurfmutter 2 an einen Düsenhalter 3 festgespannt. Zwischen
Düsenkörper 1 und Düsenhalter 3 ist eine Zwisclicnplatte 4 angeordnet. Eine im Düsenkörper
1 gelagerte Ventilnadeln ist durch die Kraft einer Feder 6 belastet, die den Öffnungsdruck
am Ventilsitz bestimmt. Zur Übertragung der Federkraft ist zwischen Ventilnadel
5 und Feder 6 ein Federteller 7 angeordnet. Die Feder 6 stützt sich mit ihrer vom
Federteller 7 abgewandten Seite an der Stirnseite 8 des im Düsenhalter 3 befindlichen
Federraumes 9 ab. Die Vorspannung der Feder 6 wird durch die Dicke einer Unterlegscheibe
10 bestimmt. In den Federraum 9 leckender Kraftstoff wird über einen im Düsenhalter
3 verlaufenden Leckkanal 11 und eine nicht dargestellte Leckleitung zum Kraftstoffbehälter
zurückgeleitet.
-
Über eine nicht dargestellte, von der Einspritzpumpe herführende Kraftstoffzuleitung
gelangt der Kraftstoff unter Druck in einen im Düsenhalter 3 verlaufenden Kanal
12. Dieser Kanal 12 ist mit einem Ringkanal 13 verbunden.
-
Wie in F i g. 2 dargestellt, ist die Ventilnadel 5 mehrfach abgestuft
und hat - in der Reihenfolge der abnehmenden Durchmesser - die Abschnitte
5 a. 5 6, 5 c. Die Ventilnadel 5 ist mit ihrem den größten Durchmesser aufweisenden
Abschnitt 5 a mö#ilichst dicht im Düsenkörper 1 gleitbar gelagert. Dieser Abschnitt
trennt den Federraum 9 von einem Ringraum 16. Der Ringraum 16 wird einerseits durch
den Düsenkörper 1 begrenzt, andererseits durch die Ventilnadel 5, und steht
über einen Kanal 17 mit dem Ringraum 13 in Verbindung. An der durch die Abschnitte
5 a und 5 b gebildeten Schulter 5 d greift der Kraftstoff in Öffnungsrichtung der
Ventilnadel 5 an.
-
Der vom Abschnitt 5 a abgewandte Teil des Abschnitts 5 b ist in dem
Düsenkörper 1 möglichst dicht geführt. Erst nach Zurücklegung eines bestimmten Weges
der Ventilnadel 5 taucht der Abschnitt 5 b aus seiner Führungsbohrung im Düsenkörper
1 aus.
-
Beim Austauchen wird der Ringraum 16 mit dem sich in Düsenrichtung
anschließenden Druckraum 18 des Einspritzventils verbunden. Dieser Druckraum 18
wird durch den Düsenkörper 1 und die Ventilnadel 5 begrenzt. An der durch die Abschnitte
5 b und 5 c gebildeten Schulter 5 e sowie an ,der Ringfläche zwischen dein Abschnitt
5 c und dem Ventilsitz 19 greift der Kraftstoff in öffnun<gsrichtuttg der Ventilnadel
an.
-
Der Druckraum 18 ist über einen Kanal 20 mit einem sich ebenfalls
im Düsenkörper 1 befindlichen Zylinderraum 21 verbunden. der von der Ringnut 13
nus;eht. In diesem Zvlinderrautn ist ein Voreinspritzkolben 22 gleitbar gelagert
und wird durch eine Rückstellfeder 23 in der Ausgangslage gehalten, in der seine
eine Stirnseite an der Zwischenplatte 4 anliegt. Der Hub des Voreinspritzkolbens
ist durch einen Anschlag 24 bestimmt. Im \'oreinspritzlkolben ist ein Entlastungskanal25
%oreeselicn. in dem ein Rückschla2ventil angeordnet ist. dessen beweglicher Ventilteil
aus einem Kolben 26 mit kegeliger Sitzfläche 26 a besteht. Eine Feder 27 ist bestrebt,
das Rückschlagventil offenzuhalten.
-
Gelangt Kraftstoff unter Druck von der Einspritzpumpe durch die nicht
dargestellte Kraftstoffzuleitung zum Einspritzventil. so belastet er in diesem über
die Kanäle 12, 13 und 17 den Vorcinspritzkolben 22 und die Schulterfläche 5 c der
Ventilnadel. Das Rückschlagventil 26 wird geschlossen, und der Voreinspritzkolben
versucht, enteeeen der Kraft der Feder 23 Kraftstoff aus dem Zylinder 21 über den
Kanal 20 in den Druckraum 18 zu drängen. Hierdurch wird die Schulterfläche 5 e und
die Fläche 5 f der Ventilnadel in öffnungsrichtung belastet. Bei Erreichen eines
bestimmten Kraftstoffdrucks wird der Voreinspritzkolben bis zum Anschlag 24 verschoben,
wobei sich die Ventilnadel 5 entgegen der Kraft der Feder 6 von dem Ventilsitz 19
abhebt und die durch Hub und Durchmesser des Voreinspritzkolbens bestimmte Kraftstoffmenge
durch die Spritzöffnungen 1 a ausgespritzt wird. Hierbei taucht der Abschnitt
5 6 der Ventilnadel nicht aus seiner Führungsbohrung im Düsenkörper 1 aus. Nach
Anliegen des Voreinspritzkolbens 22 am Anschlag 24 wird mangels weiterer Kraftstoffzufuhr
in den Druckraum 18 der Einspritzvorgang so lange unterbrochen, bis der Druck des
von der Einspritzpumpe geförderten Kraftstoffs im Ringraum 16 so weit ansteigt,
daß die von ihm beaufschlagte Schulterfläche 5 d ausreicht, die Ventilnadel entgegen
der Kraft der Feder 6 zu verschieben. Nach Austauchen des Abschnitts 5 b
der Ventilnadel aus der Führungsbohrung des Düsenkörpers 1 beginnt die Haupteinspritzung.
-
Nach Beendigung des Fördervorgangs der Einspritzpumpe schließt die
Ventilnadel, und der Einspritzvorgang ist beendet. Über- oder Unterdrücke. die nach
Schließen der Ventilnadel im Druckraum 18 und im Zylinder 21 gegenüber dem Druck
in der Kraftstoffzuleitung herrschen, werden in den Pausen zwischen den Einspritzvorgängen
mit Hilfe des im Voreinspritzkolben 22 angeordneten Rückschlagventils 26, 27 ausgeglichen.
Hierdurch wird die für eine konstante Voreinspritzmenge maßgebende gleichmäßige
Füllung des Zylinderraumes 21 erreicht.