DE1576477A1 - Kraftstoffeinspritzventil fuer Vor- und Haupteinspritzung - Google Patents

Description

• Kraftotoffeinspritzventil für Vor- und Haupteinspritzung

  Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil

  für Vor- und Haupteinspritzung, dessen Ventilnadel sich unter

  dein Druck des zugeführten Kraftstoffs entgegen der Kraft einer

  ochließfeder öffnet, mit einem federbelasteten teuerglied das

  den 1.:uf uhrkanal für die Iiaupteinspritzmenge zur. Druckraum des

  Linshritzventils steuert, mit einem unter dem Druck des zuge-

  i'iitirt<@n Kraftstoffs stehenden und mit einer Rückstellfeder

  ausgestatteten Voreinspritzkolben und mit einen Anschlag zur

  Begrenzung des Weges dieses Voreinspritzkolbens wobei der Vor-

  einspritzkolben während des ersten Abschnitt:i des fördervor-

  gant;:r eine Voreinspritzmenge zum Druckraum Lies Einspritz-

  ventil:; verdrängt, bis nach weiterem Druckanstieg des zu-

  "t@führten riraftstoffs die Ventilnadel für die Hauptein-

  aprit,;ung öffnet.

  Um mit Hilfe einer Voreinspritzung die Verbrennungsgeräusche bei

  Dieselmotoren herabzusetzen und außerdem eine möglichst rauch-

  freie Verbrennung zu erhal-ten',-_wird angestrebt, den Vorein=

  spritzvorgang vom flaup:teinspritzvorgang. deutlich zu trennen-o,.- ,

  sowie für. Gien IIaüpteinspritzvorgang ein r";iF;lichst rasches- Jffnen

  der Ventilnt'idel 'zu erhalten. Aus diesem ,r.unde--w.ird .än,;es-tre.bt;

  den Au.'L'st,euE3rdrück .für die- Ii-aupteinspritzung höher zu machen .

  .als den Aufsteüerdruck für die= V-oreinupritZ.ung. J-ei;rö.ier.d.ie-

  ser Druckunter:;chied ist, :desto deutlichar ist. die Vor@?i-n-

  sprit-zuni;- Von der' Piaupteinspritzung- getrennt-:

  Bei- bekannten £inspritzventilen dieser Art (siehe schweizerische

  Patentschriften Nr. 207- 249#-und Nr. 214 33_9 wird dieser _Druck-

  tznter2ctiied- im wesent!icrien dadurch erreicht, daß die. achließ-

  1'eder -der Venti=lnadel -vor Beginn" der @laupte-nspritzung durch-

  einen Belistunj-;skol.ben stärker-vorcespa.nnt° wird und .dadurch - .

  ein - höherer Üffnungsdruck erzeugt. wird. Um den -notwendig : . -

  hoheri« Druckunterschied zu-erhalten, über- -auch bei einer . .-

  L;ixustigewi.i.htten federkonstante ein relativ lang er Iiub des Be-

  Las tungsko Lbens -notwendig. Dies :-hat .ungüus tige.- Bauformen. zur -

  fo L@;E@-. FAbp@e:@elien davon; aäß die Ausführung mit cinern B( LaätuncTs-

  ko Lben au L`wendg und -teuer isf; da der -Belas tungskolben von .dein

  hohen Kr-rii'tstot'Fdrllck beaufschlagt wird und entsprechend dich;t:-

  i;efiilrrt werden müß, hat der-baulich Bedingte strömungsungünstige

  Kraftotofffluii rnit mehreren Umlenkungen -und -plötzlichen Quer--

  schni tts:Inderungen Druckverluste und zusätzliche Ternperatur-

  steigerüngen und damit I;röijere Lec-kverluste- zur . Po Li;e. -Soll

  das Vöreinspritzventil für--Farir-zeugmotoren dienen-, so kommt

  noch fo l;ender weiterer Nachteil hinzu: Bei Fahrzeugino tosen

  betrügt die Vorein:3pritzmenge ca: 5 bis 1o MIR3, was bei

  günstiger. Auslegung einem Hub des Voreinspritzkolbeus vop

  1 bis ?. turn entspricht. Da bei-diesen bekannten i;insprit-z-

  vent`i1i@n jäher die vof Vöreinspritzkolben_t;estEeuerte Bohrung

  auch die li.iripteinspritzmen;e strömt;=Ymufi der vorn @orc@ n:rpr@i.tz-

  kolben- E;c@ö f'fnu te' Querschnitt o grog seine dal: -diese @Vlent;e.

  auch bei hoher Drehzahl' ohne E-r rößeren Druckverlust durchströmen kann.' Daraus ergibt sich bei dem kleinen Durchmesser des'Voreinspritzkolbens, daß dieser spätestens nach Zurücklegen des halben Hubes mit dem Aufsteuern der genannten Bohrung beginnen muß. Hei niederer Drehzahl -1,eniil-;t jedoch ein kleinerer Querschnitt als bei hoher Drehzahl, weshalb der -Voreitispritzkolben nicht bis zum Anschlag verschoben,wird und infolgedessen die Voreinspritzmenge kleiner wird als bei hoher Drehzahl.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein @Kraf'tstoffeinspritzventil für Vor- und Haupteinsptbitzunp zu hauen, bei dem eine deutliche Trennung zwischen Vor- und Haupteinspritzung erreicht wird,indem der-Öffnungsdruck der Ventilnadel beider Vor= einspritzung wesentlich niedrigerer ist, als bei der Haupteinspritzung und bei dem die erwähnten Nachteile vermieden sind. Diese Aufgäbe wird erfindungsgemäß dadurch j,elöst,.da13-der _ zum Öffnen des Steuerglieds erforderliche hydraulische Druck größer ist, als der zum Verschieben des'Voreinspritzkolbens an den Anoc.tilag erforderliche . hydraulische Druck, so daß das Steuerglied erst öffnet wenn der Vorein npri'tzkoltien .am Anschlag anliegt.

  Hei einer vorteilhaften ttus/;estalturil; der '.@r:':ndi.ing ver-

  rr6(3(2i#t -ich die vor" zugef:hrten Kraftstoff

  .in :.,irkcende Fiche ;3.':i ü tf@u@@rt@;:ied nach -dessen

  Der Raum zwischen dem Voreinepritzkolben und dem Druck-

  raum des Einspritzventils ist vorteilhafter Weise nach jeder-

  liaupteinspritzunj zu entlasten, um etwaige- Unter- oder Uber-

  drücke abzubauen und auch die für eine konstante Voreinspritz-

  eienge ner@:'E'Yid@f;@' gleichmäßige Füllung des Raumes zu erhalten.

  diese;:: 'l,-:Ar#cic sind gemäß einer Ausgestaltung der- Erfi.ric'.ung

  ..:..rct: ,:ne, durch @.?innn

  vflrzugsweise im Voreinspritzkolben angeordneten Entlastungskanal verbunden, der mittels eines Rückschlagventils in Richtung zum Druckraum gesperrt ist.
• Für denselben Zweck ergibt sich eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch, dass der zwischen Steuerglied u.1)ruckraum gelegene Abschnitt des Zufuhrkanals über einen Entlastungskanal mit einer Kraftstoffquelle niederen Drucks verbunden ist und daß der Voreinspritzkolben zwecks . Bel;inn der Voreinspritzung diesen Entlastungskanal während des ersten Abschnitts seines Hubes schließt.
• Drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung vereinfacht im Lä,ngs--:3chnitt dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. In einem Düsenkörper 1 ist eine Ventilnadel 2 in einer _ Bohrung 3 axical verschiebbar und dichtend geführt. Die Ventilnadel 2 wird durch-eine Schließfeder 4 mit ihrer konischen Dichtfläche 5 auf einen am Düsenkörper angeordneten Ventilsitz 6 gepreßt. Durch dieses Ventil 5, 6 ,ist in geschlossenem Zustand ein vom Düsenkörper 1 und von der Ventilnadel 2 begrenzter -uruckrauin 7 von Spritzöf fnringen 8 getrennt. Der durch die Ventilnadel 2 von (fern Druckraum 7 getrennte, die Schließfeder 4 aufnehmende Abschnitt der Bohrung 3 ist über einen-Kanal 9 mit einem Baum niederen Drucks verbunden. -Über eine nicht dargestellte von der Einspritzpumpe herführende Kraftstoffzuleitung gelangt der Kraftstoff unter Druck in einen im Düsenkörper 1 vorgesehenen Zufuhrkänal 10.
• Ein von diesem Zufuhrkanal abzweigender Kanal 11 führt zu -einem Zylinderraum 12. In diesem Zylinderraum 12 ist ein .Voreinspritzkolben 13 gleitbär dichtend gelagert,der durch eine Rückstellfeder 14 in seiner gezeichneten Ausgangslage gehalten wird, in der er an einem Anschlag 1> anliegt. Der Hub des Voreinspritzkolbens ist durch einen Anschlag 16 begrenzt,; der i n der Bohrung 12 auf der dein Anschlag 15 j;(egenüberlief.ren-'c.cri Öe; t.i@ ;angeordnet ist.

  Bei dem ersten in Fig. 1 dargestellten -Ausführungsbei-

  spiel ist dem Voreinspritzlcolben ein Entlastungskanal 17

  vorgesehen, indem ein Rückschlagventil angeordnet ist,

  dessen beweglicher Ventilteil aus einem mit einem sehr ..

  engen Drojeelspalt 18 a ausgestatteten Kolben 18 besteht,

  an riem eine sehr schwache Feder 19 an greif t, die das Be-

  s @röben ritzt, dds Rückschlagventil of f eiizuhalten. In dem

  lufuhrkaniil 10 ist ein Steuerglied 2.0 eingeschaltet, das .

  mittels einer Druckfeder 21 auf einen im Düsenkörper 1

  angeordneten Bitz 22 gepreßt wird. Im Steuerglied 20 ist

  eine@Querbohrurig 23 und eine Längsbohrung 24 vorgesehen, die

  einen Teil des Zufuhrkanals 10 darstellen.

  Gelangt Kraftstoff unter Druck von der 2inspritzpuinpe

  durch die nicht dargestellte Kraftstoffzuleitung zum Ein-

  spritzventil, dieser hraftotoff gleichzeitig

  Uber den Zufuhrkanal 10 und dem Kanal 11 den Voreinspritz-

  kolben 15 und die durch den ;fitz 22 begrenzte Fläche am

  Steuerglied 20. Durch die von der Einspritzpumpe erzeugte

  Dhuckwelle schließt das Rückschlagventil 18, 19 auf Grund

  den Droeselwirkung des Drosselspaltes 1£3 ii., so däß ab einem

  bestimmten Druck, der abhängig ist von dem Durchmesser des

  Voreinspritzkalbens, von der Kraft der schwachen Rückstell-

  feder 14 von der in Öffnungsrichtung an der Ventilnadel 2

  Hingflädhe zwischen Gesamtdurchmesser und Sitzdurchmesser -t),

  :sowie von der Kraft der Schließfeder 4, der Voreinspritz-

  kolben an seinen Anschlag 16 geschoben wird, wobei er eine

  bestimmte Voreinspritzmenge aus dem unteren Teil des Zylinders

  11' über. einen Kanal. 25 in den Druckraum 'l und von dort über

  die Sliritzdffnungen 8 in den Brennraum fördert. Geliingt der

  Voreiti:;riritzko.Lben an den Anschlag 16 so wLrd.die El_n-

  ofir-itzurig unterbrochen und die Ventilnadel 2 ..schließt wie-

  der. !tut der zugeführte Kraftstoff einen bestimmten höheren

  Druck erreicht, so öffnet dies Steuerglied 20 und der Kraft-

  stof-f strömt über die Bohrungen 23, 24 den restlichen Ab--

  :;üIin i t t deo Zui'uhrkanals 10 in den Druckraum 7 und von dort

  über die Spritzöffnungen Win den Brennraum. Dieser höhere

  Öffnungsdruck des Steuergliedes 2o ist abhängig von dem .

  Quotienten aus dem Druck der Kraft 'der Feder 21 und Fläche

  des Ventilsitzes 22 und von dem im Druckraum 7 herrschenden

  Öffnungsdruck der--Ventilnadel 2.Je @;riier der Druckunter-

  schied ist zwischen dem hydraulischen Druck., der notwendig

  ist,den Voreinspritzkolben bis an den Anschlag 16 zu ver-

  schieben und' dem hydraulischen Druck, der notwendig ist,

  das Steuerglied 2o zu öffnen, desto deutlicher ist die

  VoreinSpritzung von der Iiaupteinspritzung getrennt, und

  desto rascher erfolgt das Öffnen der Ventilnadel 2 für die

  Haupteinspritzung.

  Bei dem in gig. 2 dar@e.stellten zweiten Beispiel zw:@igt von

  dem Zylinderraum 12 in dein der Voreinspritzkolben 15 gleit-

  bar, dichtend geführt ist, ein Entlastungskanal '6 -ib, der

  in den durch die Ventilnadel 2 begrenzten ?ederraum der Boh-

  rung 3 mündet. Dieser die Schließfeder 4 aufnehmende Raum

  ist Über den EhtLastungskanal 9 mit eitler Druckleitung einer

  unter niederem Druck fördernden nicht dargestellten Zubringer-

  pumpe verbunden-. ,

  Gelangt der von der Einspritzpumpe geförderte Kraftutoff

  unter Druck über die Zufuhrleitung 10 in den Düsenkörper 1,

  so schließt der Voreinspritzkolben 13 nach Zurücklegung

  eines bestimmten Hubes den Entlastungskanal 26 und der

  Voreinspritzvorgang beginnt. Nach dem Ende des Eiiispritz-

  vorggngs p;leitet der Voreinspritzkolben zurück an seinen

  Anschlag 15 und der Entlastungskanal 26 wird wieder aufge- -

  steuert, wodurch der Druckraum 7 entlastet wird.-Isei diesem

  Beispiel ist kein Rückschlagventil im Voreinspritzkolben

  erforderlich.

  Bei dem in Fig. 3 dargestellten dritten Beispiel ist .das

  Steuerglied 20 im ,Düsenkörper 1 gleitbar dichtend geführt

  und der Pederraum der Dreckfeder 21 ist über einen in den

  Ii'ederraum der Schließfeder 4 mündenden Kanal 27 dru;:kent-

  jz;3tet. Die in @-'i;. 1 dart;estc1-Lten i@otrx.@un;;et: ;?-' urtci @:;

  fallen weg. Hierdurch wird erreicht, daß der zugeführte

  Krd,f ts toff nach Öffnen des Steuerglieds 20 an einer

  wesentlich größeren Fläche in öffnungsrichtung angreift,

  :11:; bei deri in fig. 1 bzw. fig. 2 drLrr;eL3tc> > 1. t,.en 13ei@;piel.en,

  we-icitii i: du.; Gteuerglied 20 rasch öf@inet.

Claims (1)

1. Ansprüche 1@ Kr,a.l't..st;c@f'fcinspritzventil für Vor- und liaizptei.n;@l)ritzurig, '- de: :;en Veriti 1 nage 1 :3ich unter dein Druck des zugeführten iiiul't:>Loft's entgegen der Kraft einer Schließfeder ,öffnet, cri.I t e i.nem fe(lerbe-lasteten Steuerglied düs ,den Zufuhrkanal fii i# die fiaupteinspritzmenge zum Druckraum des j#'irispritz- venLi steuert, rnit einem unter dem Druck des zugeführten Kr#,ift,atöffs :stehenden und mit einer 1Zückstellfeder ausge- statteten Voreinspritzkolben und mit einem Anschlag zur Begren- zurir; des 'Nettes dieses Voreinspritzkolbens wobei der Vorein- spritzkolben wahrend des ersten Abschnitts des 2ördervor- ga.ngs eine -Vureinspritzmenge zum Druckraum des Einspritz- ventils vercirlin,;t, bis nach weiterem Druckanstieg des zu- t;ef'ii'rjrten Kraftstoffs die Ventilnadel .für die flauptein- spritzung öffnet, dadurch gekennzeichnet, daf3 der zum i@I'fne=n des äteuerglieds (20) erforderl.iehe hydraulische Druck @Tröl@er ist; als der zum Verachieben des Vcarein- si)r#i trkc@lhen:i (13) an den Anschlag (1E) erforderliche hyd rau 1 i fische Druck, so daß das Steuer,-Lied (20) erst öffnet, wenn der Voreinspritzkolben (13) am Anschtlag (16) anliegt. ?. Kr;ift:stoff'einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch ge- kerinzeictrnet, d.ii,; der ert.'orderliche i).ffni@nt;sdruck für da:; ,: tc@u@rp;lied (;_'0) criindestens doppelt so hoch ist, wie der für :je Ventilnadel (2). nr..it't tof @'einsziri.tzveriti@ nach 1::..sprucr: 1 oder _', da- dti r#ci- ,r(@kenn::eichne t-, u<it@ sich die vom zuf;c- t'iittirLen Kr:zf t- :.s te@ ff' ;iciauf'scril.agte, i n #-)ffnun@;sric:ht un:T wi rkenct@e r'1 :iche itc,rif,rt;lied (2--t) nach deosen J1'frier, vcrr;;röflert. 4. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehen- den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch deri Voreinspritzkolben (13) getrennten Riiume durch einen vorzugsweise iru Voreinspritzkolben ( 1.5') .uni;ecrüneten Entlastungskanal (1'7) verbunden sind, der mittels eines Riicl<:3cli 1 iigventils l l8) in Richtuni zum Druckraum ('.7) ge- sperrt ist. Kr:Ll't"tof'f`einspritzventil nach einem der hnsprüche 1 bis 3; d:i.durch gekennzeichnet, daß der zwischen Steuerglied (20) und Druckraum ('7) gelegene Abschnitt des Zufuhr- kanuIs (10) iäber einen Entlastungskanal (?6) cnit einer Kraftstoffquelle n-iedereri Drucks verbunden ist Lind tliß der Voreinspritzkolben 13 zwecks Beginn der Vorein- spritzung diesen- Entlaotungskanal während des ersten Abschnitts seines üubes schließt.