DE1270883B - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

• Kraftstoffeinspritzventil Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer Ventilnadel und einer diese aufnehmenden hohlen Ventilnadel (Hohlnadel), von denen jede mindestens eine Spritzöffnung steuert, die von der durch die andere Nadel gesteuerten Spritzöffnung völlig getrennt ist, wobei der unter Druck zugeführte Kraftstoff an den Nadeln entgegen den Schließkräften von Schließfedern wirksam ist.
• Bei einem bekannten Kraftstoffeinspritzventil der oben beschriebenen Bauart (s. USA: Patentschrift 1834 061) ist die Reihenfolge der Aufsteuerung der von der Hohlnadel bzw. der von der Ventilnadel gesteuerten Spritzöffnungen bestimmt, da der unter Druck stehende Kraftstoff zuerst die in öffnungsrichtung wirkende Fläche der Hohlnadel beaufschlagt und erst, wenn die Hohlnadel vom Sitz abgehoben hat und den einen Teil der Spritzöffnungen aufgesteuert hat, die zweite Ventilnadel an ihrer Wirkfläche beaufschlagt. Das Aufsteuern des einen Teils der Spritzöffnungen durch die Hohlnadel hat einen gewissen Abfall des Kraftstoffdruckes zur Folge, so daß die restlichen Spritzöffnungen durch die Ventilnadel erst nach Wachsen des Kraftstoffstroms und entsprechendem Ansteigen des Kraftstoffdrucks aufgesteuert werden. Da die Reihenfolge der Aufsteuerung festliegt und nach Schließen der Hohlnadel sämtliche Spritzöffnungen wieder geschlossen sind, also auch die von der Ventilnadel gesteuerten, ist diese Ausführungsart nur begrenzt anwendbar, z. B. für einen in Vor- und Haupteinspritzung geteilten Einspritzvorgang. Um den Verbrennungsablauf in den Motoren günstiger gestalten zu können, ist es in vielen Fällen jedoch nachteilig, von dieser Aufsteuerfolge abhängig zu sein.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzventil zu entwickeln, bei dem die Aufsteuerfolge bzw. Schließfolge der getrennt gesteuerten Spritzöffnungen nur von der Kraft oder Vorspannung der jeweiligen Schließfeder und den vom Kraftstoffdruck in Öffnungsrichtung beaufschlagten Flächen an den Ventilnadeln abhängt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der unter Druck stehende Kraftstoff in an sich bekannter Weise die Angriffsflächen an der Ventilnadel und Hohlnadel gleichzeitig beaufschlagt und daß ein einziger Druckraum zwischen Düsenkörper, Ventilnadel und Hohlnadel angeordnet ist und daß die Schließfeder der Ventilnadel in einem Raum innerhalb der Hohlnadel angeordnet ist.
• Um die Spritzöffnungen willkürlich oder abhängig von einer Betriebsgröße des Motors steuern zu können, ist nach einer zusätzlichen Ausbildung der Erfindung der die Schließfeder der Ventilnadel aufnehmende Raum in der Hohlnadel von dem die Schließfeder der Hohlnadel aufnehmenden, hydraulisch druckentlasteten Raum getrennt und durch ein Steuerorgan entweder einerseits mit diesem druckentlasteten Raum oder andererseits mit dem unter Kraftstoffdruck stehenden bzw. bei hydraulisch betätigtem Steuerorgan mit einem unter dem Steuerdruck stehenden Raum verbunden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und verschiedene Steuerorgane sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil mit ungeschnittenem Düsenkörper, F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Düsenkörper aus F i g. 1 in größerer Darstellung, F i g. 3 eine erste Abwandlung der Leitungsführung mit Steuerorgan in schematischer Darstellung, F i g. 4 eine zweite Abwandlung der Leitungsführung mit Steuerorgan in schematischer Darstellung. Ein Düsenkörper 1 eines Kraftstoffeinspritzventils ist mittels einer überwurfmutter 2 an einen Düsenhalter 3 festgespannt. Zwischen Düsenkörper 1 und Düsenhalter 3 ist ein Zwischenteil 4 angeordnet.
• In einer Axialbohrung im Düsenkörper 1 (F i g. 2) ist axial verschiebbar und möglichst dicht eine Hohlnadel 5 geführt, die Spritzöffnungen 6 im Düsenkörper 1 steuert und eine zweistufige Axialbohrung mit den Abschnitten 5 a und 5 b hat, wobei 5 b im Durchmesser kleiner ist als 5 a. Eine dreistufige Ventilnadel 7 ist mit ihrem im Durchmesser größten Abschnitt 7 a möglichst dicht im Bohrungsabschnitt 5 b und axial verschiebbar geführt. An die Stufe 7c der Ventilnadel schließt sich der Ventilkegel an, der, durch eine Schließfeder 8 auf den Sitz im Düsenkörper gepreßt wird und eine Spritzöffnung 9 steuert.. Die Feder 8 wird von dem Bohrungsabschnitt 5a aufgenommen und stützt sich an einem die AxiallAtung der Hohlnadel verschließenden Stopfen 10 ab. Ein Dorn 10a des Stopfens 10 dient als Hubbegrenzung der Ventilnadel 7.
• Im Zwischenteil 4 (F i g. 1) ist ebenfalls eine Stufenbohrung vorgesehen, deren kleinster Durchmesser im Abschnitt 4 b kleiner ist als der Durchmesser des Stopfens 10, so daß sich die Hohlnadel zur Wegbegrenzung am Zwischenteil 4 abstützen kann. Ein zweiter Dorn 10b des Stopfens 10 ragt durch den Ab- schnitt 4b der Stufenbohrung und trägt einen Federteller 12 (F i g. 1). über den Federteller 12 wird die Hohlnadel mittels einer im Abschnitt 4 a der Stufenbohrung angeordneten und sich am Düsenhalter 3 abstützenden Schließfeder 13 belastet.
• Am Düsenhalter 1 sind drei Flüssigkeitsanschlüsse vorgesehen. Ein Anschlußstutzen 15 verbindet einen im Einspritzventil verlaufenden Druckkanal 16 mit einür von der Einspritzpumpe herführenden, nicht dargestellten Druckleitung. Eine Anschlußhohlschraube 17 verlliild,U einen Leckkanal 18 des Düsenhabers 3 mit einer zu einem Kraftstoffbehälter führenden, nicht dargestellten Rückleitung. Eine AnschlußholtIschraube 19 verbindet eine Steuerbohrung ?0 mit einer nicht dargestellten Steuerleitung.
• Die Steuerbohrung 20 nimmt eilten axial verschiebbar und möglichst dicht geführten Steuerschieber 21 auf. Dieser Steuerschieber 21, der in der gezeichneten Lage an der Hohlschraube 19 anliegt, wird durch die in die Steuerbohrung 20 einströmende Steuerflüssigkeit entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 22 verschoben. Die Rückstellfeder 22 ist teilweise im Raum -1 a und im Steuerkanal 20 allgeordnet. Ein Dorn 21 a des Steuerschiebers 21 begrenzt den Hub h des Steuerschiebers, sobald er an einem Zapfen 12a des gelneinsarnen Federtellers 12 der Federn 13 und 22 anschlägt.
• F) ,r Bohrungsabschnitt 5a in der Hohlnadel steht `cc1-eirle-- cädi-a nelit'üii 5 uu u eine-Ringnut 1 a im Düsenkörper 1 mit einem Kanal 23 in stetiger Verbindung, der durch Düsenkörper 1, Zwischenteil 4 lind Düsenhalter 3 zum Steuerschieber 21 führt. Über zwei am Steuerschieber 21 angebrachte Ringnuten '2l b und 21 c kann der Kanal 23 entweder mit dem Druckkanal 16 oder mit dem zum Bohrungsabschnitt 4a führenden Entlastungskanal18 verbunden werden.
• Der von der Einspritzpumpe unter Druck einströmende Kraftstoff gelangt über den durch Düsenhalter 3, Zwischenteil 4 und Düsenkörper 1 verlaufenden Druckkanal 16 zu einer auf dem Außenmantel der Hohlnadel angeordneten Ringnut 5c1 (F i g. 2) und voll dieser -über eine Radialbohrung 5 e in den Bohrungsabschnitt 5 b der _Holllnadel, der zum Druckraum 24 des Einspritzventils führt.
• Der Druckkana116 ist über die Ringnut 5d in stetiger 'Verbindung mit dem Druckrauni24. 7e nach d=;r Größe der aal der IIolnlai a;l=-l 5 bzw. der an der Ventilnadel'? angreifendeli -,ciiließkraft öffnet, unabhängig voneinander, zl>=°ayt die ekle oder die andere der beiden Nadeln, da der in Öffnun<T richtung wirkende Kraftstoffdruuk zugleich an haiden Vvntilnadeln angreift. Es werden durch diese Anordnung des Druckraumes die in Öffnungsrichtung wirkenden Ringflächen an beiden Ventilnadeln zu gleicher Zeit beaufscblagt.
• Verbindet zier Steuerschieber 21 über die Ringnut 21c den Druckkanal 16 mit dem Kanal `3 (wie in E i g.1 dargestellt), so kann sich die Ventilnadel ? nicht von ihrem Sitz abheben, da diese zusätzlich durch den im Bohrungsabschnitt 5 a herrschenden Kraftstoffdruck belastet ist. Wenn der Steuerschieber unter dem Einfloß des hydraulischen Steuerdrucks jedoch den Weg h zurückgelegt hat und an deale Zapfen 12a anliegt, so verbindet er über die Ringnut 21 b den Kanal 23 mit dem zum hydraulisch druckentlasteten Bohrungsabschnitt 4a des Zwischenteils führenden Leckkanal 18. In diesem Falle werden beide Einspritznadeln in Schließrichtung nur von den Schließfedern 8 bzw. 13 belastet, und die öffnungsfolge der Nadeln ist von der Kraft der Schließfedern und von der Größe der Angriffsflächen 5,f bzw. 7f', 7f" abhängig, die an den Ventilnadeln für den in Öffnungsrichtung all ihnen angreifenden Kraftstoffdruck vorgesehen sind.
• Der Steuerschieber kann auch Zwischenstellungen einnehmen, in denen er die Verbindung vom Druckkanal 16 zum Kanal 23 drosselt und ein vollständiger Druckausgleich verzögert erfolgt, so daß, nachdem sich die Hohlnadel 5 von ihrem Sitz abgehoben halt und dadurch das Volumen im Bohrungsabschnitt 5 a vergrößert wurde, auch die Ventilnadel ? von ihrem Sitz abheben kann, bis über die Drosselstelle zwischen Druckkanal 16 und Kanal 23 ein Druckausgleich erfolgt ist und die Ventilnadel 7 wieder schließt. Andererseits kann auch die Verbindung des Kanals 23 zum Leckkanal 18 gedrosselt werden, so daß über die von der Hohlnadel gesteuerten Spritzöffnungen eine Teilmenge abgespritzt wird. So lassen sich mit dem Steuerschieber verschiedene Einspritzabläufe erzeugen.
• Der hydraulische Druck zum Verschieben des Steuerschiebers kann drehzahlabhängig, z. B. mit Hilfe einer vom Biotor angetriebenen Förderpumpe, oder temperaturabhängig, z. B. über einen Dehnstoffregler (Kühlwasser oder Öltemperatur), oder lastabhängig, z. B. von der Lage des Fördermengenverstellgliedes der Einspritzpumpe, oder ladedruckabhängig oder auch willkürlich erfolgen. Wie in F i g. 1 dargestellt, ist in Ruhestellung des Steuerschiebers der Druckkanal 16 mit dem Kanal 23 verbunden.
• Bei der in F i g. 3 dargestellten Abwandlung steht in Ruhestellung eines Steuerschiebers 25 der Kanal 23 in Verbindung mit dem hydraulisch druckentlasteten Bohrungsabschnitt 4a und wird erst nach Verschieben des Steuerschiebers 25 bis an den Zapfen 12a mit dem Druckkanal 16 verbunden. Bei dieser Ausführung genügt ein kurzer Steuerschieber mit nur einer Ringnut 25 a.
• In der in F i g. 4 dargestellten Abwandlung sind bei Verwendung des gleichen Steuerschiebers 25 wie nach F i @@. 3 die Kanäle so angeordnet, daß in l11ulnestellung des Steuerschiebers der Kanal 23 in Verbindung mit dehn Druckkanal 16 stellt, während nach Verschieben des Steuerschiebers dieser den Kanal :3 mit der Steuerbohrung °'!) verbindet. Dies setzt voraus, claß der Steuerkreis finit Kraftstoff betriell@.il wild und Leckverlugte inl _iteuelkreis autoniati;ch aufgefüllt :werden.

Claims (1)

1. Patentanspriicliü: Kraftstoffeinspritzventil finit °in-2r `/".31t11# nadel und einer diese aufnehinendy=il - il:@!ilLil Ventilnadel (Hohlnadel), von denen j2;1:: 1113;1c1 @.@ stens eine Spritzöffnung steuert, die v;ip;1i@nr°:fl die andere Nadel gesteuerten getrennt ist, wobei der unter Druck zugeführte Kraftstoff an den Nadeln entgegen den Schließ- kräften voll Schließfedern wirksam ist, d a d u r c h :,rekonnzeichnet, :faß der unter Druck stehende Kraltstolf in an :;ich bekannter Weise die Angriffsflächen (5f, 7f', 7j") an der Ventil- nadel (7) und Ilohiriadel (5) gleichzeitig beauf- schlagt und tlaß ein einziger Druckraum (24) zwi- schen Düsenkörper (1), Ventilnadel (7) und F1ohl- nadel (5) angeordnet ist Lind daß die Schließfeder (8) der Ventilnadel (7) in einest Flaum (5a) inner- halli der Hohlnadel (5) angeordnet ist. ?. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch l., dadurch (rekutniztücliliet, daß die Schließfeder- räumt:, (4a, 5ä) hydraulisch druckentlastet sind und die Kraft der Schließfedern (8, 13) die Aufstetterfolge bestimmt. 3. Kraftstolfetnspritzventil flach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließkraft au fier FIohlnadel (ai) größer ist als die an der Ventil- nadel. (7). 4.. Kraftstotfeinspritzventil nach einem der An- sprüche 1. und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schließfeder (8) der. Ventilnadel (7) auf- nehmende Raum (5a) in d4; lluhti dem die Schließfeder (13) tl~r llol;?t:@l nehmenden. hydraulisch drjuk:ittf .t° , (4n) getrennt ist und dtlrtll .-1l1 Si. 1. .- t: ent@v.#.cler einerseits init Raunt (Ja) oder citidererxijits niä ,l-3,9 il lt. Kraftstoffdruck stehenden l; tarn (_',1 s l -, . ? . hydraulisch betätigtem Stettt°it@rr'-Iiii l 211 unter dein Steuerdruck stel"°ll.lea 1;, ".il verbunden werden kann. Kraftstoffeinspritzventil M=ich '@ i l : L . I. dadurch gekennzeichnet, c1;11.! a1, St Steuerschieber (21) dient, tl>°r ;It@rtll : . . , ! - kraft :ntgegen dar Kraft ehl. t't'.I'SCIioben tL-ird. 6. Kraftstoffeinspritr-evill t, ich .. . , dathirctt i,ekentizeicliri:t, @.la , tli ' t. scflieber('1) u@ersohittv#tll@:@ 4 @.@-,r-ii!i,:tt lieb oder Motors änderbar ist. In Betracht gezoirer. f-zli _ A;r t.-. Deutsche Patentschrift Ni . . i :. `y ` i ' ; USA: Patentschrift Nr. 1