DE2711902A1

DE2711902A1 - Kraftstoffeinspritzduese

Info

Publication number: DE2711902A1
Application number: DE19772711902
Authority: DE
Inventors: Odon Dipl Ing Kopse
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-03-18
Filing date: 1977-03-18
Publication date: 1978-09-21
Also published as: GB1587345A; US4269360A

Description

3 7 9 5
R.

24.1.1977 Su/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMDH, 7 Stuttgart 1

Kraftstoffeinspritzdüse Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse, auf deren Ventilnadel in Schließrichtung ein Stellkolben wirkt, der durch den zugeführten Kraftstoff beaufschlagt ist. Es sind mehrere Spritzöffnungen vorgesehen, die durch einen Schieberabschnitt der Ventilnadel hubabhängig nacheinander aufgesteuert werden.

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Kraftstoffeinspritzdüse dieser Art ragt ein an der Ventilnadel angeordneter Zapfen in eine Spritzöffnung, wobei sich der Spritzquerschnitt trotz förderleistungsabhängigem Hub der Ventilnadel nicht ändert. Bei vielen Motoren, insbesondere aber bei den Direkteinspritzmotoren, ist jedoch von Vorteil, wenn von Leerlauf zur Vollast hin eine Vergrößerung des Spritzquerschnittes erfolgt, wobei vorzugsweise auch die Spritzrichtung variiert werden sollte.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, d*aß aufgrund des sich mit zunehmender Förderleistung vergrößernden Spritzquerschnitts eine Verbesserung in der Ganghärte, insbesondere im Übergangsdrehzahlbereich zwischen Leerlauf und Vollast,sowie eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs, des Abgases und der Leistung der Brennkraftmaschine erreicht wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzdüse möglich. Gemäß einer Weiterbildung weist die Ventilnadel einen zylindrischen Abschnitt auf, welcher in einer Sackbohrung des Düsenkörpers radial geführt angeordnet ist und beim Nadelhub nacheinander im Düsenkörper angeordnete Spritzöffnungen aufsteuert. Durch die Wahl der Lage und des Querschnitts dieser Spritzöffnungen kann Spritzkege1 richtung sowie förderleistungsabhhngige Auf steuerfolge «ler Spritzöffnungen den verschiedensten Motorbedürfnissen verhäLtnismäßig leicht angepaßt werden. Dadurch daß die Spritzöffiuingßii während des geschlossenen Ventils durch den zylindrischen Abschnitt abgedeckt sind, wird das in den Spritzpausen mit der Brennkammer verbundene "schädliche Volumen" auf ein Minimum verringert, was sich

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als Verminderung der schädlichen Kohlenwasserstoffe im Abgas auswirkt.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 das erste Ausführungsbeispiel mit dem Ventilsitz stromauf des Steuorzapfens und einem Vorhubspiel zwischen Stellkolben vind Ventilnadel und

Figur 2 das zweite Ausführungsbeispiel mit Spritzöffnungsteuerung am Nadelschaft sowie stetige Auflage des Stellkolbens auf der Ventilnadel.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Die Figuren 1 und 2 zeigen je einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse,bestehend aus folgenden sich entsprechenden Teilen, einem Düsenkörper 1, in dem eine Ventilnadel 2 axial verschiebbar und Spritzöffnungen 3 steuernd angeordnet ist. Die Ventilnadel 2 ist durch eine Schließfeder 'i belastet und begrenzt zusammen mit dem Düsenkörper 1 einen Druckraum 5· Die Schließfeder ¹I ist in einem in einem Düsenhalter 6 vorgesehenen Federraum 7 angeordnet und wirkt über einen Federteller 8 auf die Ventilnadel 2. Zwischen Düsenkörper 1 und Düsenhalter 6 ist eine Zwischenplatte 9 angeordnet. Im Düsenhalter 6 ist weiterhin axial verschiebbar ein Stellkolben 10 vorgesehen, der auf der einen Seite einen mit dem Federteller 0 zusammenwirkender Anschlag 11 hat und auf der anderen Stirnseite 12 von dem unter Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagbar ist, der über einen Kanal 13 vom üruckanschluß 1 ¹I tier zum Druckraum 5 der Einspritzdüse geführt wird. Von dem Kanal 13 führt ein Kanal \^r> zur Stirnseite 12 des Stellkolbens 10. Der Federraum 7 ist über einen Leckkanal 16 druckentlas tet.

Bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel hat die Ventilnadel einen Dichtkegel 17, der mit einem am Düsenkörper angeordneten Ventilsitz 18 zusammenwirkt. Weiterhin ist an der Ventilnadel 2 ein Steuerzapfen 19 angeordnet, der radial dichtend in einer Sackbohrung 20 geführt ist. Zapfen 19 und Sackbohrung 20 begrenzen einen zweiten Druckraum 21. In der zylindrischen Wand der Sackbohrung 20 beginnen die Spritzöffnungen 3i die bei geschlossener Ventilnadel durch den Zapfen 19 überdeckt sind und während des Öffnungshubs der Ventilnadel 2 durch diesen aufgesteuert werden. Stromab des Dichtkegels 18 ist im Zapfen I9 ein Kanal 22 angeordnet, der in den Druckraum 21 mündet.

Zwischen der Ventilnadel 2 bzw. deren Federteller 8 und dem Anschlag 11 des Stellkolbens 10 ist ein Spiel h. vorgesehen. Der Stellkolben 10 selbst hat einen möglichen Hub von h₂, so daß der gesamte Hub der Ventilnadel 2 die Summe von h^ und h„ = ist. Nach Zurücklegung des Hubes h_ müssen also alle Spritzöffnungen 3 aufgesteuert sein.

Die in Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzdüse arbeitet wie folgt: Sobald der von der nicht dargestellten Einspritzpumpe unter Druck zugeführte Kraftstoff in den Druckraum 5 gelangt, wird bei ausreichendem Druck die Ventilnadel 2 vom Sitz 17 abgehoben, so daß der Kraftstoff aus dem Druckraum 5 in den Druckraum 21 gelangen kann. Hierdurch wird die in Öffnungsrichtung wirkende Fläche sprunghaft vergrößert, so daß äie Ventilnadel 2 bis an den Anschlag 11 geschoben wird. Gleichzeitig wird die unterste Spritzöffnung 3 oder in einer Höhe angeordnete Spritzöffhimg aufgesteuert. Diese erste Aufsteuerung entspricht dein Leerlauf.

- - . r " ..... Der Stellkolben 10

blockiert vorübergehend die Hubbewegung der Ventilnadel 2. Da sein Durchmesser kleiner als der der Ventilnadel 2 ist, wird je nach Förderleistung bei Erreichen eines höheren Drucks sein Widerstand überwunden und die Ventilnadel 2 weiter verscho ben, wiederum zusätzlich Spritzöffnungen aufsteuert, solange

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bis nach Zurücklegung des Hubes h_o, also dem Gesamthub der Ventilnadel h_ sämtliche Spritzöffnungen aufgesteuert sind. Nach Beendigung der Kraftstofförderung wird die Ventilnadel 2 durch die Schließfeder 4 wieder in ihre Ausgangslage geschoben, wobei der Zapfen 19 die Spritzöffnungen 3 abdeckt.

Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ventilsitz 24 am Ende eines zylindrischen Abschnitte 25 eines Sacklochs 26 angeordnet, in das die Ventilnadel 2 hereinragt. Durch den Ventilsitz 24 wird der zylindrische Abschnitt 25 des Sacklochs 26 von einem im Sackloch 26 befindlichen Druckraum 27 getrennt. Die Ventilnadel hat einen schieberartigen Abschnitt 28, der in dem zylindrischen Abschnitt 25 der Sackbohrung 26 radial dichtend geführt ist und nach unten durch einen dem Ventilsitz 24 angepaßten Dichtkegel 29 begrenzt ist. In dem zylindrischen Abschnitt 25 beginnen die Spritzöffnungen 3,die beim Hub der Ventilnadel 2 nacheinander durch den Schieberabschnitt 28 aufsteuerbar sind. Die untersten Spritzöffnungen 3¹ können in dem Übergangsbereich zwischen zylindrischem Abschnitt 25 und Ventilsitz 24 beginnen. Der Druckraum 5 ist über

in einen/der Ventilnadel 2 verlaufenden Kanal 30 unmittelbar mit

dem Druckraum 27 verbunden.

Bei diesem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Anschlag 11 des Stellkolbens 10 in stetiger Berührung mit dem Federteller 8 und damit mit der Ventilnadel 2. Der Gesamthub h. der Ventilnadel 2 wird durch eine Schulter 32 der Z,wischenplatte 9 bestimmt.

Das zweite Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: Sobald der zugeführte Kraftstoff über den Kanal I3 in den Druckraum 5 gelangt, strömt er unmittelbar über den Kanal 30 in den Druckraum und beaufschlagt die untere Stirnfläche der Ventilnadel 2. Bei ausreichendem Druck wird die Ventilnadel vom Sitz 24 abgehoben und steuert die ersten Spritzöffnungen 3' auf. Da der Stellkolben 10 unmittelbar die Ventilnadel 2 beaufschlagt, wird je nach

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Förderleistung ohne Drucksprung die Ventilnadel 2 allmählich nach oben geschoben, die Spritzöffnungen 3 nacheinander aufsteuernd. Auch bei diesem Beispiel sind nach Beendigung der Einspritzung die Spritzöffnungen 3 durch den Schieberabschnitt 28 der Ventilnadel 2 abgedeckt.

Durch die Verwendung des Stellkolbens 10 kann einerseits die Kraft der Schließfeder k stark verkleinert werden. Sie muß lediglich ausreichen,um in den Spritzpausen ein Öffnen der Düse durch in den Leitungen pulsierenden Kraftstoff zu vermeiden. Da die Spritzöffnungen 3 schieberartig direkt überdeckt sind, können sich Drücke aus dem Motorraum bei geschlossener Ventilnadel 2 nicht auf diese auswirken. Natürlich müssen Durchmesser von Stellkolben 10 und Ventilnadel 2 bzw. deren zu Beginn wirkenden Schultern und Federkraft mit dem zu erwartenden Förderdruck des Kraftstoffs abgestimmt werden. So ist es durchaus denkbar, daß eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse die Zapfensteuerung von dem ersten Ausführungsbeispiel hingegen die konstante Stellkolbenwirkung des zweiten Ausführungsbeispiels aufweist. Umgekehrt ist natürlich auch denkbar, daß ein Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schiebersteuerung von dem zweiten Ausführungsbeispiel kombiniert mit dem Vorhubspiel des Stellkolbens 10 des ersten Ausführungsbeispiels aufweist.

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Leerse ite

Claims

Ansprüche

1J Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einer entgegen einer Schließfeder öffnenden Ventilnadel, die in Schließrichtung durch eine zusätzliche Kraft über einen durch den zugeführten Kraftstoff beaufschlagten Stellkolben belastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (2) beim Öffnungshub bei kleinerer Kraftstofförderleistung (Menge pro Zeit) einen kleineren Spritzquerschnitt und bei größerer Förderleistung nach weiterem Hub einen größeren Spritzquerschnitt freigibt.
2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel einen zylindrischen Abschnitt (^9«25) aufweist, welcher in einer Sackbohrung (20,26) des Düsenkörpers (1) radial geführt angeordnet ist und beim Nadelhub nacheinander im Düsenkörper (1) angeordnete Spritzöffnungen (3i3') aufsteuert.
3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Sackbohrung (20,26) und Ventilnadel (2) begrenzte Raum (21,27) als ein Stirnseitendruckraum der Ventilnadel (2) dient.

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4. Kraftstoffeinspritzduse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zugeführte Kraftstoff über einen in der Düsennadel (2) verlaufenden Kanal (22,30) vom Druckraum (5) in den Stirnseitendruckraum (21,27) gelangt.
5. Kraftstoffeinspritzduse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen im Düsenkörper (1) geführten Ventilnadelschaft und zylindrischem Steuerabschnitt (19,28) eine als Dichtkegel (17i29) dienende Ringschulter angeordnet ist, die mit einem am Düsenkörper (1) vorhandenen Ventilsitz (18,24) zusammenwirkt.
6. Kraftstoffeinspritzduse nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß erst nach Abheben des Dichtkegels (17) vom Ventilsitz (l8) die Verbindung (22) zum Stirnseitendruckraum (21) aufgesteuert wird.
7. Kraftstoffeinspritzduse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Steuerabschnitt (28) und Stirnseite der Nadel (2) eine konische Fläche (29) angeordnet ist, die als Dichtkegel mit einem am Düsenkörper vorhandenen Ventilsitz (24) zusammenwirkt.
8. Kraftstoffeinspritzduse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (11) des

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Stellkolbens (10) in stetiger Verbindung mit der Ventilnadel (2) steht, und daß nach Abheben des Dichtkegels (17,29) vom Ventilsitz (18,2*0 die in Öffnungsrichtung wirkende Fläche an der Ventilnadel vergrößerbar ist.
9. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche .1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (2) erst bei Erreichen einer größeren Förderleistung mit dem Stellkolben (10) in Verbindung gelangt.

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