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Eins p r i t z d ü s e Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse,
insbesondere eine rotationssymmetrische B rennstoffeins pritzdüs e für Kolben-Brennkraftmas
chinen, mit einer in einer Führung beweglichen Düsennadel, die in Schließstellung
auf einem Sitz des Düsenkörpers dichtend aufliegt und nach Abheben von diesem Dichtsitz
den Zugang der unter Ltberdruck stehenden einzuspritzenden Flüssigkeit zu den Düsenöffnungen
freigibt und so die Einspritzung steuert.
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Bei Brennstoffeinspritzdüsen von Brennkraftmaschinen ist es bekannt,
den Brennstoff durch eine oder mehrere Bohrungen im Düsenkörper zwischen dem Sitz
des Düsenkörpers im Zylinderkopf und der Führung der Düsennadel hindurch einem Sammelraum
zuzufSihzen, der den Dichtsitz der Düsennadel auf der den Düsenöffnungen abgewandten
Seite umgibt. Dadurch wird der rotationssymmetrische Grundaufbau der EinspritzdÜse
gestört, was zu ungleichmäßigen Wärme dehnungen und damit ungleichmäßigen Verformungen
der Nadelführung und somit zu einem Klemmen der Nadel führen kann.
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Die üblicherweise von einem äußeren Bereich des oberen Randes des
Düsenkörpers schräg nach unten zum Sammelraum hin verlaufenden Zuführbohrungen lassen
einen keilförmig auslaufenden Querschnitt der Restwand des Düsenkörpers zwischen
der Brennstoffzuführungsbohrung und der zentralen Bohrung der Nadelführung entstehen.
An dieser Stelle liegt somit ein erhöhter Kerbeinfluß vorn so daß hier der Ausgangs-punkt-von
Anrissen liegen kann. Durch die sehr hohen Einspritzdrücke-, die bei großen Dieselmotoren
einige hundert Atmosphären erreichen, müssen die starken Druckbelastungen ausgesetzten
Bohrungen auch zu den am weitesten radial ausladenden Hohlräumen hin, etwa im Bereich
des Sitzes der Düsennadel, eine ausreichende Wandstärke aufweisen. Damit führen
die notgedrungen zumindest abschnittsweise gerade geführten Bohrungen zu einer unerwünscht
großen Baubreite der Einspritzdüsen und verursachen an den keine Zuführungsbohrungen
aufweisenden Stellen am Umfang des Düsenkörpers unnötige und schwere Materialanhäufungen¢
Ziel der Erfindung ist es daher" für Einspritzdüsen der eingangs bezeichneten Gattung
eine Brennstoffzuführung zu schaffeIl, welche einen möglichst rotationssymmetrischen
Grundaufbau der Einspritzdüse gestattet und die konstruktive Auslegung damit optimiert.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreichte daß die Düsennadel
eine achsparallele, nach oben offene Sackbohrung aufweist, in der eine Zuführhülse
mit Schiebesitz gelagert ist, deren Innenraum mit der Zuleitung der einzuspritzenden
Flüssigkeit verbunden ist und durch welche die ZulEührx g der einzuspritzenden Flüssigkeit
in einen unterhalb der Zuführhülse durch die Sackbohrung gels eben Hohlraum vorgesehen
ist, der am Umfang der Düsennadel vor deren, den Zugang zu dern. Düsenöffnungen
verschließenden Dichtmitz in einen Sammelraum mündende Austrittsbohrungen aufweist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Öffnen
der Düsennadel unmittelbar durch einen ansteigenden Brennstoffdruck dadurch, daß
wenigstens Teile der oberen Begrenzung des Sammelraumes durch die Düsennadel gebildet
werden, wodurch der auf diese Flächen der Düsennadel wirkende Brennstoffdruck eine
Kraft auf die Düsennadel in Öffnungsrichtung hervorruft. Weiterhin öffnet die Düsennadel
vorteilhaft gegen den Druck einer Schließfeder, welche auf Auflageflächen der Düsennadel
wirkt.
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Mit Vorteil stützt diese Schließfeder sich an entsprechenden Auflageflächen
der Zuführhülse ab. In einer hesonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird die Zuführhülse durch die damit aufgebrachte Kraft der Schließfeder dichtend
an einen Zufübstutzen für den Brennstoff derart angepreßt, daß die Bohrung des Zuführstutzens
mit dem Innenraum der Zuführhülse fluchtet.
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Eine besonders einfache Ausführung dieser Dichtstelle wird durch senkrecht
zur Achse der Zuführhülse liegende, kreisringförmige Dichtflächen erreicht. Hierbei
muß die Größe der Dichtfläche so bemessen sein, daß der durch die Vorspannung der
Schließfeder erzeugte Flächendruck den Druck des einzuspritzenden Mediums ständig
übersteigt. Die Teilung zwischen Zuführhülse und Zuführstutzen wird unter Erziehung
eines besonderen Vorteils deshalb vorgenommen, damit nicht vom oberen Teil der Einspritzdüse
Querkräfte auf die Zuführhülse und somit die Düsennadel ausgeübt werden können,
beispielsweise durch Fluchtungsfehler bei der Fertigung. Solche Querkräfte könnten
ein Klemmen der Düsennadel hervorrufen.
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Bei Anwendung der Erfindung wird ein ungestört rotationssymmetrischer
Aufbau der Einspritzdüse erreicht. Radiale Wärmedelmungen erfolgen
gleichmäßig,
so daß die kreisförmigen Querschnitte der Teile erhalten bleiben. Damit wird die
Gefahr eines Klemmens der Nadel durch ungleichmäßige Verformungen stark vermindert.
Des weiteren treten keine zusätzlichen Kerbwirkungen durch die Führung der Brennstoff-Zuführungsbohrungen
auf.
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Außerdem ermöglicht die Anwendung der Erfindung eine konstruktive
Auslegung der die Einspritzdüse bildenden Teile derart, daß jedes Teil eine weitgehend
gleichmäßige Wandstärke aufweist, wodurch wiederum ein gutes und gleichmäßiges Härtegefüge
der Einzelteile sowie eine insgesamt erhebliche Gewichtsersparnis und Verringerung
der Baubreite erzielt werden kann.
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Nach dem Verlegen der Zuführungsbohrungen aus dem Material des Einspritzdüsenkörpers
wird zudem die konstruktive Gestaltung der Zu- und Abflußkanäle für den üblicherweise
ringförmigen Kühlraum im Düsenkopf nicht mehr behindert, wozu auch der Umstand beiträgt,
daß auch durch die räumliche Trennung keine Schwierigkeiten bei der Abdichtung etwa
eines hochgespannten Brennstoffes gegen einen Übertritt in das Kühlwasm ser auftreten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nachstehend an Hand
der Zeichnungen erläutert.
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Es zeigt Fig. 1 in einem Längsschnitt eine beispielsweise Ausgestaltung
einer erfindungsgemäßen Ein spritzdüse, Fig. 2 einen Schnitt senkrecht zur Achse
der Einspritzdüse gemäß der Linie I - I aus Figur 1.
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Eine Einspritzdüse 1 ist mit ihrem Düsenbalter 2 in einem konischen
Sitz 3 in der Wand 4 eines Brennraums 5 gelagert und wird dort durch nicht näher
dargestellte, am Düsenmantel 6 und der Wand 4 des Brennraumes 5 angreifende Spannschrauben
in ihrer Lage gesichert. In dem Düsenhalter 2 ist an dessen brennraumseitigem Ende
ein Düsenöffnungen 7 aufweisender Düsenträger 8 eingesetzt, an dessen Innenseite
ein Düsenkörper 9 vom Düsenmantel 6 dichtend derart angedrückt wird, daß eine zentrale,
mit den Düsenöffnungen 7 verbundene Abschlußbohrung 10 im Düsenträger 8 mit einer
Verbindungsbohrung 11 im unteren Ende des Düsenkörpers 9 fluchtet. Der Düsenkörper
9 läßt in seinem unteren, dem Brennraum zugewandten Bereich an seiner zum Düsenhalter
2 hingewandten Außenfläche Kühlkanäle 12 zur Aufnahme eines Kühlmittels frei und
weist eine zentrische, achsparallele Führung 13 zur Aufnahme einer Düsennadel 14
auf. In die Düsennadel 14 wiederum ist eine achs -parallele und nach oben hin offene
Sackbohrung 15 eingearbeitet, in welcher eine hohlzylindrische Zuführhülse 16 mit
Schiebesitz gelagert ist.
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Die Zuführhülse 16 ragt aus der Sackbohrung 15 der Düsennadel 14 so
weit heraus, daß zwischen Anschlagflächen der Düsennadel 14 und der Zuführhülse
16 eine Schließfeder 17 vorgesehen werden kann, welche einerseits die Düsennadel
14 auf einen Dichtsitz 18 am oberen Ende der Verbindungsbohrung 11 im Düsenkörper
9 andrückt, andererseits das Oberteil der Zuführhülse 16 gegen eine senkrecht zur
Achse der Zuführhülse 16 liegende, kreisringförmige Dichtfläche eines mit dem Düsenmantel
6 verbundenen Zuführstutzens 19 anpreßt.
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Der Brennstoff gelangt durch eine mit dem Inneraum 20- der Zuführhülse
16 fluchtende Bohrung 21 des Zuführstutzens 19 in die Zuführhiilse 16 und tritt
an deren unterem Ende in einen Hohlraum 22 ein, der durch das brennraumseitige Ende
der Sackbohrung 15 in der Düsennadel 14 gebildet
wird. Der Hohlraum
22 wiederum ist durch Austrittsbohrungen 23 für den Brennstoff mit einem Sammelraum
24 verbunden, welcher den Dichtsitz 18 der Düsennadel 14 im Düsenkörper 9 umgibt,
und dessen obere Begrenzung durch die Düsennadel 14 gebildet wird.
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Ein steigender Brennstoffdruck im Sammelraum 24 erzeugt eine ansteigende
und in Öffnungsrichtung weisende Kraft auf die Düsennadel 14. Übersteigt diese Kraft
die Vorspannung der Schließfeder 17, so wird die Düsennadel 14 aus ihrem Dichtsitz
18 im Düsenkörper 9 gehoben und der Brennstoff gelangt über die Verbindungsbohrung
11 in die Abschlußbohrung 10 des Düsenträgers 8, von wo er durch die Düsenöffnungen
7 in den Brennraum 5 einspritzt. Der Hub der Düsennadel 14 wird durch eine ringförmige
Schulter 25 des Düsenmantels 6 begrenzt.
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Die Erfindung ermöglicht somit einen weitgehend ungestört rotationssym
-metrischen AufBau der Einspritzdüse, womit auch eine optimale Führung der Kühlkanäle
12 und insbesondere der Zu- und Ablaufkanäle 26 für das Kühlmittel verwirklicht
werden kann. Hierzu ist in Figur 2 ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Anordnung
im Bereich der Kühlmittelzuführung dargestellt.
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Durch den rotationssymmetrischen Aufbau erfolgen die radialen Wärme
-dehnungen aller Teile weitgehend gleichmäßig, so daß die kreisförmigen Querschnftte
dieser Teile erhalten bleiben. Damit und durch die verbesserte Kühlung ist die Gefahr
eines Klemmens der Düsennadel 14 durch ungleichmäßige Verformung stark vermiPldertQ
Dem Zweck, ein Klemmen der Dü-Düsennadel 14 zu vermeiden, dient rzeaterhm auch das
Vorsehen eines deutlichen Spiels der Düsennadel 14 gegenüber dem Düsenkörper 9 zwischen
der Führung 13 und dem SammelLueam 24. Durch die Anordnung einer senkrecht zur Achse
der Einspritzdüse 1 liegenden kreisringförmigen
Dichtfläche zwischen
dem Oberteil der Zuführhülse 16 und dem Zuführstutzen 19 wird zudem eine Übertragung
von gefährlichen Seitenkräften auf die Düsennadel 14 ausreichend vermieden.
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Die Abdichtung des unter hohem Druck stehenden Brennstoffs wirft bei
Anwendung der Erfindung keine gegenüber dem Stand der Technik zusätzlichen Probleme
auf, wenn beachtet wird, daß die Größe der kreisringförmigen Dichtfläche zwischen
dem Oberteil der Zuführhülse 16 und dem Zuführstutzen 19 so bemessen ist, daß der
durch die Vorspannung der Schließfeder 17 erzeugte Flächendruck an der Dichtfläche
den Druck des einzuspritzenden Mediums ständig sicher übersteigt.
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Wie aus der Beschreibung ersichtlich, ist die Erfindung nicht auf
das dargestellte Ausführungsbeispiel und nicht auf den dargestellten Anwendungsfall
beschränkt. Die erfindungsgemäßen Vorteile bleiben insbesondere auch für eine Gleichdruckbrennstoffeinspritzung
bestehen, und es ist offensichtlich, daß die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde
liegt, auch bei anderen Einsprftzvorgängen als einer Brennstoffeinspritzung auftreten
kann und durch die erfindungsgemäßen Mittel lösbar ist.