DE2812519C2

DE2812519C2 - Kraftstoffeinspritzdüse mit Nadelhubsteuerung für direkt einspritzende Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2812519C2
Application number: DE2812519A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Chmela
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1978-03-22
Filing date: 1978-03-22
Publication date: 1984-05-30
Also published as: RO77257A; HU179762B; DE2812519A1; GB2017210A; SE7902517L; US4284049A; IT7921172A0; FR2420663A1; DD142585A1; JPS54130722A; GB2017210B; IN151601B; IT1112341B

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse mit Nadelhubsteuerung für direkt einspritzende Brennkraftmaschinen mit einem eine Kraftstoffdruckleitung sowie eine Leckölabführleitung aufweisenden Düsenhalter und einem an diesem befestigten Düsenkörper mit einer axial verschiebbar geführten und durch den Druck des über die Kra?tstoffdruckleitung herangeführten Kraftstoffs gegen die Kraft einer Schließfeder und

so entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung von ihrem Sitz abhebenden Düsennadel sowie mit einem im Düsenhalter angeordneten, hydraulisch gegen die Kraft einer Rückstellfeder axial verschiebbaren, der Nadelhubsteuerung dienenden Steuerorgan, welches in seiner un- wirksamen Stellung durch die Rückstellfeder an einer Fläche im Düsenkörper in Anlage gehalten wird.

Kraftstoff-Einspritzdüsen der beschriebenen Art gehören seit langem zum allgemeinen Stand der Technik. Sie finden sowohl bei Gasöl- als auch bei Benzinbelrieb Anwendung. Bei derartigen Einspritzdüsen ist es aus verschiedenen Gründen vorteilhaft, die Beschaffenheit des Einspritzstrahls den unterschiedlichen Betriebszuständen des Motors anzupassen. Dies erfolgt üblicherweise durch eine Steuerung des Hubes der Düsennadel, indem die Kennlinie der Schließfeder derart abgeändert wird, daß sich ein vom Einspritzdruck abhängiger Nadelhub einstellt. Das gleiche kann auch durch zwei Schließfedern mit unterschiedlichen Kennlinien erreicht

werden.

Ausführungen der eingangs beschriebenen Art (DE-PS 8 75 279) haben jedoch die Nachteile, daß die Benutzung des Einspritzdruckes als Führungsgröße eine im Hinblick auf die hier geforderte Funktion unzulässige Einschränkung bedeutet, und daß die B. grenzung des Nadelhubes durch die Herstellung eines Gleichgewichtes zwischen der Schließfederkraft und der Nadelkraft wegen der Größe der Kräfte und der Steilheit der Kennlinie überhaupt ungenau und schlecht reproduzierbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und eine Kraftstoffeinspritzdüse mit Nadelhubsteuerung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei der eine Hubbegrenzung genau und durch auswählbare Betriebsdaten der Brennkraftmaschine gesteuert werden kann, wodurch eine genaue Anpassung der Beschaffenheit des Einspritzstrahles an die verschiedenen Betriebszustände des Motors möglich ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch ^ae!öst, daß der Düsenhalter eine zuni Düsenkön^er hin offene Sacklochbohrung aufweist, in der eine «Is Steuerorgan dienende, becherförmig ausgebildete und mit ihrem Boden dem Boden der Sacklochbohrung zugewandte Steuerhülse und in dieser selbst ein mit dem schließfederseitigen Ende der Düsennadel verbundener und mit dieser bewegter Kolben dichtend geführt ist, der mit einem oberhalb des Kolbens dichtend an der Innenfläche der Steuerhülse anliegenden Bund eines den Boden der Steuerhülse durchsetzenden und im Bereich des Sacklochbohrungsbodens im Düsenhalter befestigten Bolzens einen Druckraum begrenzt, und daß in der Wand der Steuerhülse mit dem Kolben zusammenwirkende, der Verbindung zwischen dem Druckraum und der Leckölabführleitung dienende Steueröffnungen angeordnet sind, über weiche der Nadelhub mit Hilfe des Drucks des in einen vom Boden der Sacklochbohrung und dem Boden der Steuerhülse begrenzten Steuerdruckraum abhängig von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gesteuert einbringbaren Steuermittels dadurch steuerbar ist, daß der von der Düsennadel, beim Einspritzvorgang bewegte Kolben nach einem bestimmten, *""<n der entsprechend dem Steuerdruck im Steuerdruckraum eingenommenen Stellung der Steuerhülse abhängigen Hub der Düsennadel die Steueröffnungen verschließt.

Hierdurch wird eine hydraulische Steuerung des Nadelhubes erreicht, die unabhängig von der Kennlinie der Schließfeder ist, so daß die Funktionen Nadelbelastung und Hubbegrenzung bztr-. Hubsteuerung getrennt sind. Dadurch wird eine exakte, gleichbleibende Hubbegrenzung erreicht. Außerdem ist eine Änderung des Nadelhubes ohne Ausbau von Teilen jederzeit möglich.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolben ebenfalls becherförmig ausgebildet und nimmt dabei, zugleich als Federteller dienend und bodenseitig unmittelbar mit dem Ende der Düsennadel zusammenwirkend, teilweise die Schließfeder für die Düsennadel auf.

Weiter ist es zweckmäßig, wenn der Bund an dem den Souen der Steuerhülse durchsetzenden und im Düsenhalter befestigten Bolzen düsennadelseitig der Abstützung der Schließfeder und auf seiner gegenüberliegenden Seite der Abstützung der sich mit ihrem anderen Ende am Boden der Steuerhülse abstützenden Rückstellfeder für die Steuerhülse dient.

Zur Begrenzung des maximalen Hubs der Steuerhülse ist in vorteilhafter W-Jse eine auf einer Abstufung des Bolzens aufliegende Einstellscheibe angeordnet, wobei die Steuerhülse entweder durch einen entsprechend hohen Druck des hydraulischen Steuermittels sofort an der Einstellscheibe zur Anlage gebracht wird oder die Stellung der Steuerhülse und damit die Größe des Nadelhubes kontinuierlich in Abhängigkeit vom Steuermitteldruck veränderbar ist

Ferner ist es zweckmäßig, als hydraulisches Steuermittel den für den Betrieb der Brennkraftmaschine vorgesehenen Kraftstoff zu verwenden, wodurch eine zusätzliche Pumpe, Vorratsbehälter, Filter u.a. entfallen. Da für die Betätigung der Steuerhülse nur geringe Kräfte erforderlich sind, weil nur die schwache Rückstellfeder und die Reibung überwunden werden müssen, genügt als Steuermitteldruck die Druckdifferenz zwischen dem Druck im Einspritzpumpen-Saugraum und in der Leckölabführleitung. Deshalb entnimmt man das Steuermittel unter Zwischenschaltung eines Steuerventils zweckmäßigerweise an einem mit einer Kraftstoffzufuhrpumpe in Verbindung stehenden Abschnitt einer Kraftstoffzuführleitung zwischen einem Filter und dem Saugraum der Einspritzpumpe über- -eine Steuermittelleitung, die über einen am Düsenhalter angeordneten Steuermittelanschlußstutzen zum Steuerdruckraum im Düsenhalter führt Das in der Steuermittelleitung angeordnete Steuerventil ist vorteilhafterweise ein an sich bekanntes (vergleiche DE-PS 8 54 721) Dreiwegeventil, durch das einerseits Steuermittel aus der Kraftstoffzuführleitung in den Düsenhalter zur Nadelhubbegrenzung und andererseits Steuermittel aus dem Steuerdruckraum über eine Entlastungsleitung in den Kraftstoffbehälter zur Aufhebung der Hubbegrenzung geführt werden kann.
Die Steuerung des in vorteilhafter Weise als Magnetventi! ausgebildeten Dreiwegeventils ist durch beliebige Betriebsdaten möglich. Zweckmäßig ist eine von der Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Regelung.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeisp'.el der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Einspritzdüserbalter nach der Erfindung,

F i g. 2 ein die Einspritzanlage insgesamt betreffendes Leitungsschaltschema.

In F i g. 1 ist an einem aus mehreren Teilen bestehenden Düsenhalter 1 ein Düsenkörper 2 befestigt, in dem eine nur zum Teil angedeutete Düsennadel 3 längsverschiebbar angeordnet ist. Durch eine Kraftstoffdruckleitung 4, die um 90° versetzt strichliert dargestellt ist, wird der Kraftstoff in bekannter Weise zum Düsenkörper 2 und damit zur Düsennadel 3 geführt. Im Düsenhalter 1 ist in einer zum Düsenkörper hin offenen Sacklochbohrung 3} eine becherförmige mit ihrem Boden 5 dein Boden der Sacklochbohrung zugewandte Steuerhülse 6 in axialer Richtung verschiebbar gelagert, welche durch eine Rückstellfeder 7 in ihrer unwirksamen Lagi; an einer Fläche 8 im Düsenhalter 1 anliegt, wie aus der rechten Hälfte von F i g. 1 zu ersehen ist.

!m oberen Teil des Düsenhalter 1 ist in einer Bohrung 9 ein durch Jen Boden 5 der Steuerhülse 6 hindurchgeführter, mehrfach abgesetzter Bolzen 10 befestigt, der mit einem Bund i i dicht an der Innenwand der Steuerhülse 6 anliegt und gleichzeitig dia Gegenabstützung der Rückstellfeder 7 darstellt. Auf dem Bolzen 10 liegt noch eine Einstellscheibe 12 zur Begrenzung des maximalen Hubes o?r Stei'erhülse 6 auf, wie die linke Hälfte der Fig. 1 zeigt. Diese Stellung wird erreicht, wenn über einen Steuermittelanschlußstutzen 13 ein hy-

draulisches Steuermittel in den Steuerdruckraum 14 gelangt, dessen Druck wenigstens die Kraft der Rückstellfeder 7 und die Reibung überwindet.

Im unteren hohlen Ende der Steuerhülse 6 ist ein als Federteller ausgebildeter, mit der Düsennadel 3 verbundener Kolben 15 dicht, jedoch längsverschiebbar gelagert, der im Ruhezustand durch eine sich andernends ebenfalls an dem Bund 11 abstützende Schließfeder 16 nach unten gedrückt wird, so daß die Düsennadel 3 auf ihrem Dichtsitz aufliegt

Der Bund 11, die Steuerhüise 6 und der Kolben 15 begrenzen einen Druckraum 17, der wie die linke Hälfte von F i g. 1 zeigt, während des Betriebes evtl. vollkommen abschließbar ist. Befindet sich die Steuerhülse 6 jedoch in ihrer unwirksamen Stellung gemäß der rechten Hälfte von Fig. 1, so verbindet sie den Druckraum 17 über Steueröffnung?" 18 mit ein?r Leckftlsbfehr!?·- tung 19, er wird also drucklos. Schließlich sind in der Steuerhülse 6 noch reine Entlastungsbohrungen 20 für den oberen freien Raum angebracht.

In F i g. 2 ist die in F i g. 1 ausführlich gezeigte, aus Düsenhalter und Düsenkörper 2 bestehende Einspritzdüse mit Γ bezeichnet Aus einem Kraftstoffbehälter 21 wird über eine mit einem Filter 22 versehene Kraftstoffzuführleitung 23 durch eine Kraftstofrzuführpumpe 24 der Einspritzpumpe 25 eines nicht dargestellten Motors Kraftstoff zugeführt, welche ihn mit hohem Druck über die Kraftstoffdruckleitung 4 in bekannter Weise zur Einspritzdüse 1' weiterpumpt. Die Leckölabführleitung 19 aus der Einspritzdüse Γ führt wieder zum Kraftstoffbehälter 21 zurück, ebenso eine mit einem Überströmventil 26 versehene Ablaufleitung 27 aus der Einspritzpumpe 25. Von der Kraftstoffzuführleitung 23, in der noch niedriger Druck herrscht, führt eine Steuermittelleitung 28 zum Steuermittelanschlußstutzen 13 des Du- senhalters 1 (Fig. 1). Durch ein als Magnetventil sowie als Dreiwegeventil ausgebildetes Steuerventil 29 ifdie Steuermittelleitung"28 wahlweise mit einer zum Kraftstoffbehälter 21 führenden Entlastungsleitung 30 verbindbar.

Wirkungsweise:

Soll der Nadelhub der Kraftstoffeinspritzdüse nicht begrenzt werden, so verbindet das als Magnet-Dreiwegeventil ausgebildete Steuerventil 29 die Steuermittelleitung 28 mit der Entlastungsleitung 30, der Steuer- druckraum 14 im Düsenhalter 1 bleibt drucklos und die Steuerhülse 6 befindet sich in unwirksamer Stellung, in der der Druckraum 17 durch die Steueröffnungen 18 dauernd mit der Leckölabführleitung 19 in Verbindung steht 5Q.

Ist eine Begrenzung des Nadelhubes erforderlich, verbindet das Steuerventil 29 die Kraftstoffzuführleitung 23 mit der Steuermittelleitung 28, der Steuerdruckraum 14 steht unter Druck und die Steuerhülse 6 wird in die in F i g. 1 links dargestellte Lage gebracht Der von der Düsennadel 3 nach oben gedrückte Kolben 15 sperrt nun die Steueröffnungen 18 ab, bevor die Düsennadel 3 ihren Endanschlag erreicht hat Das auf diese Weise im Druckraum 17 verbleibende Flüssigkeitspolster verhindert ein weiteres öffnen der Nadel und wirkt so als schaltbarer hydraulischer Düsennadeianschlag.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Hat

Claims

Patentansprüche:

1. Kraftstoffeinspritzdüse mit Nadelhubsteuerung für direkt einspritzende Brennkraftmaschinen mit einem eine Kraftstoffdruckleitung sowie eine Leckölabführleitung aufweisenden Düsenhalter und einem an diesem befestigten Düsenkörper mit einer axial verschiebbar geführten und durch den Druck- des über die Kraftstoffdruckleitung herangeführten Kraftstoffs gegen die Kraft einer Schließfeder und entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung von ihrem Sitz abhebenden Düsennadel sowie mit einem im Düsenhalterangeordneten, hydraulisch gegen die Kraft einer Rückstellfeder axial verschiebbaren, der Nadelhubsteuerung dienenden Steuerorgan, welches in seiner unwirksamen Stellung durch die Rückstellfeder an. einer Fläche im Düsenhalter in* Anlage gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenhalter (1) eine zum Düsenkörper (2) hin offene Sacklochbohrung (31) aufweist, in der eine als Steuerorgan dienende, becherförmig ausgebildete und mit ihrem Boden (5) dem Boden der Sacklochbohrung (31) zugewandte Steuerhülse (6) und in dieser selbst ein mit dem schließfederseitigen Ende der Düsennadel (3) verbundener und mit dieser bewegter Kolben (15) dichtend geführt ist, der mit einem oberhalb des Kolbens dichtend an der Innenfläche der Steuerhülse (6) anliegenden Bund (11) eines den Boden (5) der Steuerhülse (6) durchsetzenden und im Bereich des Saciclochbohrungsbodens im Düsenhalter (1) befestigten Bolzen? (10) ebvjn Druckraum (17) begrenzt, und daß in der Wand der Steuerhülse (6) mit dem Kolben (15) zusammenw kende, der Verbindung zwischen dem Druckraum (17) und der Lepkölabführleitung (19) dienende Steueröffnungen (18) angeordnet sind, über welche der Nadelhub mit Hilfe des Drucks des in einen vom Boden der Sacklochbohrung und dem Boden (5) der Steuerhülse (6) begrenzten Steuerdruckraum (14) abhängig von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gesteuert einbringbaren hydraulischen Steuermittels dadurch steuerbar ist, daß der von der Düsennadel (3)_; beim Einspritzvorgang bewegte Kolben (15) nach einem bestimmten, von der entsprechend dem Steuerdruck im Steuerdruckraum (14) eingenommenen Stellung der Steuerhülse (6) abhängigen Hub der Düsennadel (3) die Steueröffnungen (18) verschließt

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniben (15) becherförmig ausgebildet ist und zugleich als Federteller dienend bodenseitig unmittelbar mit dem Ende der Düsennadel (3) zusammenwirkt und teilweise die Schließfeder (16) für die Düsennadel (3) aufnimmt

3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (11) an dem den Boden (5) der Steuerhülse (6) durchsetzenden und im Düsenhalter (1) befestigten Bolzen (10) düsennadelseitig der Abstützung der Schließfeder (16) und auf seiner gegenüberliegenden Seite der Abstützung der sich mit ihrem anderen Ende am Boden (5) der Steuerhülse (6) abstutzenden Rückstellfeder (7) für die Steuerhülse dient

4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des maximalen Hubs der Steuerhülse (6) eine auf einer Abstufung des Bolzens (10) aufliegende Einstellscheibe (12) angeordnet ist.

5. 'Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (6) durch einen entsprechend hohen Druck des hydraulischen Steuermittels sofort an der Einstellscheibe (12) zur

Anlage bringbar ist

6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Steuerhülse (6) und damit die Größe des Nadelhubs iu- Abhängigkeit vom Steuermitteldruck kontinuierlich veränderbar ist

7. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als hydraulisches Steuermittel der für den Betrieb der Brennkraftmaschine verwendete Kraftstoff Anwendung findet, und der Steuermitteldruck der Differenzdruck zwischen dem Saugraumdruck der Einspritzpumpe (25) und dem Druck in der Leckölabführleitung (19) ist

8. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruckraum (14) im Düsenhalter (t) über einen an diesem angeordneten Steuermittelanschlußstutzen (13) und eine Steuermittelleitung (28) unter Zwischenschaltung eines Steuerventils (29) an den mit einer Kraftstoffzuführpumpe (24) in Verbindung stehenden Abschnitt einer Kraftstoffzuführleitung (23) zwischen einem Filter (22) und den; Saugraum der Einspritzpumpe angeschlossen ist

9. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (29) ein Dreiwegeventil mit einer Entlastungsleitung (30) für den Steuerdruckraum (14) zum Kraftstoffbehälter (21) hin ist

10. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das als Dreiwegeventil ausgebildete Steuerventil (29) ein in Abhängigkeit von der Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine umsteuerbares Magnetventil ist