DE3113475A1

DE3113475A1 - "kraftstoffeinspritzduese"

Info

Publication number: DE3113475A1
Application number: DE19813113475
Authority: DE
Inventors: Kurt 7300 Esslingen-Zollberg Seifert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1981-04-03
Publication date: 1982-10-21
Also published as: JPS57176357A

Description

Kraftstoffeìnspritzdüse
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine bekannte Kraftstoffeinspritzdüse dieser Art (DEçPS 1 284 687) dient der Vor- und Haupteinspritzung5 für die über dem gesamten Drehzahlbereich, also unabhängig von der eingespritzten Kraftstoffmenge, eine Aufteilung nach Vor- und Haupteinspritzmenge erfolgt. Infolge der zunehmenden Anforderungen an die Qualität der Verbrennung, d.h. an die Giftarmut im Abgas einer Brennkraftmaschine, ist es besonders wichtig, eine gute Kraftstoffaufbereitung, d.h. Kraftstoffzerstäubung mit der Einspritzdüse zu erzielen. Bekanntlich hängt die Qualität der Zerstäubung in erster Linie vom Druck des geförderten Kraftstoffes sowie von dem Querschnitt der Spritzöffnungen ab. Da über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich bei der üblichen Kraftstoffdüse nur ein Spritzquerschnltt verwendet wird und dieser Querschnitt auch für die größte Einspritzmenge ausreichend sein muß, ist bei großen Mengen, d.h. großer Drehzahl und großer Last die Aufbereitung verhältnismäßig gut und bei Leerlauf und Teillast verhältnismäßig schlecht.
Gerade aber bei Teillast und niederer Drehzahl sind die Erwartungen an eine gute Verbrennung besonders hoch.
Vorteile der -Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil einer mengenabhängigen Querschnittssteuerung und damit einer wesentlich verbesserten Aufbereitung des Kraftstoffes mit entsprechender Verbesserung der Abgaswerte.
Während bei kleineren Drehzahlen und im Teillastbereich nur eine der Ventilnadeln ihre Einspritzstelle aufsteuert, steuern bei größeren geförderten Einspritzmengen beide Ventilnadeln auf. Hierdurch erfolgt eine günstigere Aufteilung der Kraftstoffmengen auf die Spritzöffnungen,und es erfolgt zudem eine Drucksteuerung. Aufgrund der Verwendung einer Ventilnadel und Hohlnadel kann die Einspritzdüse besser und einfacher der jeweiligen Brennkraftmaschine angepaßt werden, d.h. es können Uffnungshub und Uffnungsdruck unabhängig voneinander bestimmt werden.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Ausgestaltungen der Erfindung ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffeinspritzdüse möglich.
Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ist besonders kostengünstig herstellbar und ergibt aUfgrund der Verwendung nur einer Schließfeder bauliche Vorteile.
Die Ausgestaltungen gemäß der Ansprüche 3 bis 7 haben wiederum den Vorteil der voneinander unabhängigen Einstellung von Uffnungsdruck und Uffnungshub der Einspritzdüse.
Die Ausgestaltung der Ansprüche 8 und 9 weist abgesehen von der unabhängig wählbaren Aufsteuerfolge der Spritzstellen den Vorteil auf, daß bei einem Minimum an schädlichem Raum (eingeschlossenes zum Brennraum hin offenes Ulvolumen in der Düse) eine Art Selbstreinigungseffekt durch das Verschieben des Zapfens erfolgt.
Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das erste Ausführungsbeispiel mit nur einer Schließfeder und Fig. 2, 3 und 4 das zweite Ausführungsbeispiel mit zwei Schließfedern, wobei in der einen Variante die Schließfeder der Ventilnadel innerhalb der Hohl nadel angeordnet ist. Die Darstellungen sind vereinfachte Längsschnitte durch die erfindungswesentlichen Teile der Beispiele.
Beschreibung der Erfindungsbeispiele Die Figuren 1 bis 4 zeigen je einen Längsschnitt durch die Ausführungsbeispiele in stark vereinfachter Art. Die gleichen Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen versehen und lediglich durch einen Index unterschieden. In einem Düsenkörper 1 ist eine Hohlnadel 2 radlal dichtend und axial verschiebbar angeordnet. Zwischen Düsenkörper und Hohlnadel ist ein von diesem begrenzter Druckraum 3 der Hohlnadel angeordnet. Die Hohlnadel liegt mit einem Konus 4 auf einem Ventilsitz 5 auf, wodurch der Durchgang zu Spritzöffnungen 6 im Düsenkörper gesteuert wird. Die Hohl nadel 2 weist außerdem einen Zapfen 7 auf, der in einer Bohrung 8 des Düsenkörpers 1 weitgehend dichtend geführt ist und in den Brennraum der Brennkraftmaschine ragt.
Der Düsenkörper 1 wird durch eine nur teilweise dargestellte Oberwurfmutter 9 unter Zwischenschaltung einer Zwischenplatte 10 an einen Düsenhalter 11 gespannt. Der Kraftstoff gelangt über einen Druckkanal 12,der im Düsenhalter in der Zwischenplatte und in dem Düsenkörper verläuft, zum Druckraum 3 der Ventilnadel 2. Der maximale Hub h1 der Hohl nadel 2 ist durch die Zwischenplatte 10 begrenzt. Um ein Verdrehen der Hohlnadel 2 zu vermeiden, d.h. um zu erreichen, daß die Schließlage zwischen Nadelkonus 4 und Ventilsitz 5 gleich bleibt, ist zwischen Hohinadel 2 und Düsenkörper 1 eine in Längsnuten geführte Kugel 13 vorgesehen.
In der Hohlnadel 2 ist eine Ventilnadel 15 abschnittsweise radial dichtend axial geführt, die mit einem Dichtkonus 16 auf einem Ventilsitz 17 aufliegt, welcher in der Hohlnadel angeordnet ist und in eine Längsbohrung 18 übergeht, von der Spritzöffnungen 19 abzweigen. Die Ventilnadel 15 ist über einen Federteller 20 durch eine Schließfeder 21 belastet. Ein vorzugsweise verstellbarer Dorn 22 dient als Anschlag der Ventilnadel 15, welcher den Gesamthub h2 derselben bestimmt.
In der Hohl nadel 2 sind im Bereich des Druckraumes 3 Radialbohrungen 23 vorgesehen, die eine stetige Verbindung zum Druckraum 24 der Ventilnadel 15 darstellen. Wenn der Kraftstoff unter Druck von der nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführt wird, bewirkt er zuerst ein gemeinsames Verschieben von Ventilnadel 15 und Hohlnadel 2 und damit ein Aufsteuern der Spritzöffnungen 6. Bei weiter steigendem Druck, insbesondere bei zunehmender Kraftstofförderung, wird dann, wenn die Ventilnadel 2 an der Zwischenplatte 10 anliegt, die Ventilnadel 15 allein weiter verschoben, wodurch die Spritzöffnungen 19 zusätzlich aufgesteuert werden.
Werden, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, die Hohlnadel und die Ventilnadel unabhängig voneinander durch Schließfedern belastet, so kann auch bei Verwendung eines derartigen Zapfens 7 an der Hohl nadel die Aufsteuerfolge umgekehrt werden, nämlich zuerst Aufsteuerung der Spritzöffnungen durch die Innennadel und danach erst Aufsteuerung der Spritzöffnungen durch die Hohlnadel.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die in Form und Gestaltung vom -ersten Ausführungsbeispiel abweichenden Teile mit einem Index versehen. Die Hohlnadel 2' ist über einen Ring 25 durch eine separate Schließfeder 26 belastet. Dieser Ring stützt sich an einem Abschnitt 27 der Hohl nadel 2 ab. Die andere Seite des Rings 25 ist zur Feder 26 hin als Federauflage ausgebildet.
Die Ventilnadel 15 ist über einen Federteller 20' durch die Schließfeder 21' belastet, die sich rückseitig an einem Federteller 28 abstützt, dessen axiale Lage durch einen verstellbaren Anschlag 29 bestimmt wird. Koaxial zur Schließfeder 21' und verbunden mit dem Federteller 28 ist ein Anschlagdorn 30 für die Ventilnadel 15. Schließfeder 21', deren Federteller 20' und 28 einschließlich Dorn 30 arbeiten unabhängig von der Feder 26, so daß die Kraftübertragungen der Federn 21' bzw. 26 auf Ventilnadel 15 bzw. Hohlnadel 2' unabhängig voneinander erfolgen können.
Beispielhaft ist beim zweiten Ausführungsbeispiel der Konus 4' der Hohlnadel 2' sowie der Ventilsitzkonus 5' des Düsenkörpers 1' verlängert ausgebildet, wobei letzterer in ein Sackloch 31 übergeht, von dem die Spritzöffnung 19' abzweigt. Für eine derartige Ausgestaltung ist die Aufsteuerfolge der Ventilnadeln insoweit vorbestimmt, als zuerst die Ventilnadel 15 die Bohrung 18' und damit die Spritzöffnungen 19' aufsteuern muß, bevor dann nach Ansteigen des Druckes die Hohlnadel 2' vom Sitz abhebt, um die Spritzöffnungen 6' aufzusteuern. Hierbei wird gleichzeitig eine unmittelbare Verbindung vom Druckraum 3' der Hohlnadel zum Sackloch 31 und damit zur Spritzöffnung 19' hergestellt. Bei entsprechender Auslegung des Hubes h3 der Ventilnadel 15 kann erreicht werden, daß die Ventilnadel 15 wieder schließt, ohne daß dadurch die Einspritzung beeinflußt wird, wodurch jedoch nach Beendigung der Einspritzung ein schnelleres Gesamtschließen der Einspritzdüse erreicht wird.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels ist die Schließfeder 21" der Ventilnadel 15" unmittelbar in der Hohlnadel 2" angeordnet. Die Hohlnadel 2" ist an ihrem der Einspritzseite abgewandten Ende durch einen Stopfen 32 verschlossen, der gleichzeitig Widerlager für die Feder 21" bildet. Durch eine derartige Gestaltung wird zusätzlicher Bauraum für die Einspritzdüse gewonnen, sie hat jedoch den Nachteil, daß der Hub der Nadel 15" während des Betriebs nicht änderbar ist.
In Fig. 4 ist eine zusätzliche Variante des zweiten Ausführungsbeispiels dargestellt. Zwischen dem Ring 25 und der Hohlnadel 2''' ist ein Anschlagring 33 angeordnet, dessen Innendurchmesser kleiner als der der Ventilnadel 15"' ist, so daß diese nach Zurücklegung ihres Hubes h4 an ihn stößt.
Bei weiter ansteigendem Druck wird dann die Hohlnadel 2''' zusammen mit der Ventilnadel 15 " ' verschoben, bis der Anschlagring 33 nach Zurücklegung des Hubes h5 an die Zwischenplatte 10 stößt.
Leerseite

Claims

Patentansprüche 1.' Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einer Ventilnadel und einer diese sowie deren Druckraum in einer Axialbohrung mit einer abschnittsweise dichten Radialführung aufnehmenden Hohinadel, welche durch den zugeführten Kraftstoff entgegen der Strömungsrichtung öffnen und durch mindestens eine Schließfeder belastet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (24) der Ventilnadel (15) mit einem zwischen Ventilkörper (1) und Hohlnadel (2) angeordneten Druckraum (3) der Hohl nadel stets verbunden ist, daß Hohl nadel (2) und Ventilnadel (15) je eine Einspritzstelle (6 und 19) mit mindestens je einer Spritzöffnung steuern und daß die Einspritzstellen (6, 19) nacheinander und abhängig vom Druck des zugeführten Kraftstoffes aufsteuerbar sind.
2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Nadeln (2, 15) durch nur eine Schließfeder (21) belastet sind, die mindestens mittelbar an der Ventilnadel (15) angreift, diese auf einen Sitz (17) in der Hohl nadel (2) und damit die Hohlnadel auf einen Sitz (5) im Düsenkörper (1) preßt und daß ab einem ersten niedrigen Kraftstoffdruck zuerst die Hohlnadel (2) bis an einen Anschlag (10) von ihrem Sitz abhebt, die erste Spritzstelle (6) aufsteuernd und dabei die Ventilnadel (15) mitnimmt und ab einem zweiten höheren Kraftstoffdruck die Ventilnadel (15) allein gegen die Schließfeder (21) verschoben die zweite Spritzstelle (19) aufsteuert. (Fig. 1)
3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlnadel (2') und Ventilnadel (15') unabhängig voneinander jeweils durch eine Schließfeder (26 bzw. 21') belastet sind. (Fig. 2)
4. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Uffnungshubbegrenzung der Ventilnadel (15) ein koaxial zur Schließfeder (21') angeordneter, axial verstellbarer Anschlag (22, 29, 30) dient.
5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (30) als Dorn des Federtellers (28) ausgebildet ist.
6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftübertragung der Hohlnadelfeder (26) ein Ring (25) dient, welcher dem Federteller (20') der Ventilnadel (15) als Führung für die Axialbewegung dient. (Fig. 2)
7. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen Ring (25) und Hohlnadel (2"')ein Anschlagring (33) angeordnet ist mit kleinerem Innendurchmesser als dem der Hohl nadel (2' "), so daß nach einem ersten Hub (h4) die Ventilnadel (15"') an den Anschlagring (33) und nach einem weiteren Hub (h5) der Anschlagring (33) an einen Gehäuseanschlag (10''') läuft. (Fig. 4)
8. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (21") der Ventilnadel (15") an einem Verschlußstopfen (32) der Hohlnadel (2') abstützt. (Fig. 3)
9. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlnadel (2) spritzseitig einen Zapfen (7) aufweist, der in einer Axialbohrung (8) des Ventilkörpers (1) verschiebbar ist und in dem die von der Ventilnadel (15) gesteuerte Einspritzstelle (19) abzweigt.
10. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (7) weitgehend dichtend in der Axialbohrung (8) geführt ist und die von der Hohl nadel (2) gesteuerte Einspritzstelle (6) zwischen dieser Führung und dem Hohlnadelsitz (5) abzweigt.