DE3137972A1

DE3137972A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3137972A1
Application number: DE19813137972
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.Ing. 7032 Sindelfingen Füßner; Karl 7148 Remseck Hofmann; Iwan 8400 Regensburg Komaroff; Odon Dipl.Ing. 3427 Utzenstorf Kopse; Kurt 7300 Esslingen Seifert; Dietrich Dipl.Ing. 7014 Kornwestheim Trachte; Wilhelm Dipl.Ing.Dr. 7000 Stuttgart Vogel; Hans-Jörg Dipl.Ing. 7145 Markgröningen Vogtmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-09-24
Filing date: 1981-09-24
Publication date: 1983-03-31
Also published as: GB2107781A; JPS5865967A; GB2107781B

Description

κ. 117357

29.7-1981 Ki/Pi

'S-

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART

Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Einspritzdüse dieser Gattung (DE-PS 10 1*8 O85) wird die Drosselplatte durch eine Schraubenfeder an eine Ringschulter eines mit der Ventilnadel verbundenen Ringkörpers angedrückt. Bei dieser Ausführung wird ein zusätzliches Teil, nämlich die Schraubenfeder,benötigt, welche einen nicht unerheblichen Einbauraum beansprucht, wodurch die Baulänge der Einspritzdüse entsprechend vergrößert wird. Bei der bekannten Anordnung strömt ferner der auszuspritzende Kraftstoff durch die..die Schließfeder aufnehmende zweite Kammer hindurch, wobei die Drosselplatte auch die Funktion des Schließglieds eines Ventils hat, welches zusätzlich zum Drosselspalt einen größeren Durchgangsquerschnitt freigibt, wenn der Kraftstoffdruck stromauf des Drosselspaltes einen vorgegebenen Wert erreicht. Der zusätzliche Durchgangsquerschnitt ist gebildet zwischen der Innenwand der Drosselplatte und einem zweiten Ringkörper, welcher ebenfalls an der Ventilnadel sitzt und die Schließfeder stützt. Dieser zweite Durchgangsquerschnitt beschleunigt zwar den Rückhub der Ventilnadel beim Abfallen des Kraftstoffdrucks; der eigentliche Zweck der Drosselplatte besteht jedoch darin,

ein schwingendes Öffnen des Ventils und einen intermittierenden Einspritzverlauf zu erzwingen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine zusätzliche Feder zum Verschieben der Drosselplatte entfällt und die Einspritzdüse dementsprechend kürzer ausgebildet werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind -vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptänspruch angegebenen Anordnung möglich.

Eine besonders einfache Ausführung ergibt sich, wenn die Einspritzdüse gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ausgebildet det ist.« Bei dieser Ausführung wird das Schließen und die Freigabe eines zusätzlichen, größeren Öf f nungsq.uerschnittes allein durch die Lage der Drosselplatte in der Ringnut bewirkt, die ihrerseits von der Druckdifferenz in den beiden über den Drosselspalt miteinander verbundenen Kammern abhängt. Bei dieser Ausführung kann die Dämpfungswirkung über den Verlauf des Öffnungshubes dadurch abgemildert bzw. am Ende des Öffnungshubes aufgehoben werden, wenn die mit der Drosselplatte zusammenarbeitende gehäusefeste Fand gemäß den Merkmalen des Anspruchs 5 ausgebildet ist.

Eine verschleißarme Ausführung ergibt sich, wenn die Einspritzdüse gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung kann die Drosselplatte fest mit der Ventilnadel verbunden sein oder zumindest unverkantbar über eine ausreichend große Lagerfläche auf dieser geführt sein. Die Ventilplatte benötigt keinen.nennenswerten zusätzlichen Einbauraum, sodaß auch diese Aus-

führung kürzer als die bekannten Einspritzdüsen der gattungsmäßigen Art baut.

Eine einfache und sichere Halterung der Ventilplatte ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 7·

In manchen Fällen ist es erwünscht, die Dämpfungswirkung unabhängig von der durchgesetzten Kraftstoffmenge machen zu können und umgekehrt. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, den zu der Spritzöffnung führenden Kraftstoffkanal gemäß Anspruch 8 um

die Schließfeder aufnehmende zweite Kammer he-3-rumzuführen. Dabei kann es vorteilhaft sein, eine Schließfeder mit nicht linearer bzw. "geknickten Kennlinie zu verwenden und dem Ventildurchgang eine vom Hub der Ventilnadel gesteuerte Drasselstelle vorzulagern oder nachzuschalten.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Einspritzdüse nach dem ersten Ausführungsbeispiel im Schnitt, Figur 2 im größeren Maßstab Teile der Einspritzdüse nach Figur 1 beim Öffnungshub und Figur 3 die Teile nach Figur 2 beim Schließhub der Ventilnadel. Figur h ist eine Draufsicht auf die Drosselplatte der Einspritzdüse nach den Figuren 1 bis 3, und in Figur 5 ist das zweite Ausführungsbeispiel im Schnitt dargestellt.

Beschreibung der Ausführungbeispiele

Die Einspritzdüse nach den Figuren 1 bis k hat einen Düsenkörper 10, in welchem ein Ventilsitz 12 gebildet und eine Ventilnadel "\k verschiebbar geführt ist. Diese hat am vor-

-ι-

deren Stirnende einen mit dem Ventilsitz 12 zusammenarbeitenden Dichtkegel 16 und im Abstand dazu eine ringnutfÖrmige Vertiefung 18, die im Bereich der Einmündung eines den Düsen körper 10 schräg durchsetzenden Kraftstoffkanals 20 in die Führungsbohrung für die Ventilnadel Λ\ liegt. Der Düsenkörper 10 ist durch ein Schraubteil 22 an einem Düsenhalter 2.k festgespannt, der mit einem Kraftstoffkanal 26 versehen ist, welcher von einem Anschlußstutzen 28 in eine Kammer 30 des Düsenhalter 2^ führt. Die Kammer 30 ist über einen nachstehend noch näher beschriebenen Drosselspalt mit einer gleichachsig angeordneten Kammer 31 verbunden, welche stirnseitig durch den Düsenkörper 10 abgeschlossen und durch den Kraftstoff kanal 20 im Düsenhalter 10 mit dem Ringraum zwischen der Vertiefung 18, der Ventilnadel 1U und deren Führungsbohrung im Düsenkörper 10 verbunden.

In der Kammer 31 ist eine Schließfeder 32 angeordnet, welche sich an einer Schulter 3^ des Düsenkörper 10 abstützt und über nachstehend noch näher beschriebene Teile an einem Kopf 36 der Ventilnadel 1U im Schließsinn angreift. Unter dem Kopf 36 sitzt eine Anschlagscheibe 38 (Figur 2), an welcher ein Flanschrand Uo einer Buchse- k-2 anliegt, die auf der Ventilnadel ]k beweglich geführt ist. Auf die Buchse k2 ist ein Distanzring hk aufgeschoben, an welchem eine Federscheibe k6 anliegt, an der sich die Schließfeder 32 unmittelbar abstützt. Die Schließfeder 32 hält die Teile k2, kk, k6 stets aneinandergelegt, wobei zwischen diesen Teilen eine Ringnut ^8 gebildet ist, deren Breite B durch die Länge des Distanzringes kk bestimmt ist.

In der Ringnut k8 ist eine Drosselplatte 50 eingesetzt, deren Außendurchmesser um die doppelte Breite eines Drosselspaltes S kleiner als der Durchmesser der Kammern 30 und 31 ist. Über den Drosselspalt S sind die beiden Kammern und 31 miteinander verbunden. Der Innendurchmesser d (Figur .k) der Drosselplatte 50 ist etwas größer als aeid Außen-

durchmesser des Distanzringes kk und am inneren Rand der Drosselplatte sind "vier gleichmäßig über den Umfang verteilte Ausklinkungen 52 Torgesehen, zwischen denen sich vier ursprüngliche Randbereiehe Jk befinden. Die Tiefe T der Ausklinkungen 52 ist so gewählt, daß die Ausklinkungen 52 bei am Flansch kO anliegender Drosselplatte 50 in allen Stellungen der Drosselplatte innerhalb des durch das radiale Spiel zu den benachbarten Teilen vorgegebenen Bewegungsbereichs vom Flansch kO vollständig überdeckt sind.

Die Federscheibe k6 hat eine etwa auf einem mittleren Teilkreis verlaufende Stufenkante 56, an welcher die Ringnut 1+8 radial nach außen hin um die Stufenhöhe breiter wird. Die Kammer 31 ist im Hubbereich der Drosselplatte 50 mit einer Hinterschneidung 58 versehen, wodurch der Drosselspalt S im Verlauf des Öffnungshubs der Ventilnadel 11+ breiter wird.

Bei geschlossenem Ventil 12, 16 nehmen die Teile die-~in den Figuren 1 und 2 gezeigte Lage ein. In dieser Lage hat der Drosselspalt S seinen kleinsten Wert. Beim Öffnungshub der Ventilnadel 1 U liegt die Drosselplatte 50 wie in Figur 2 dargestellt unter dem Einfluß der Druckdifferenz zwischen den Kammern 30 und 31 am Flansch 1+0 der Buchse 1+2 an, sodaß der zum Ventil 12, 16 fließende Kraftstoff durch den Drosselspalt S treten muß und dadurch die gewünschte Dämpfung des Öffnungshubes eintritt. Imi-Bereich der Hinterschneidung 58 nimmt die Breite des Drosselspaltes S zu und dadurch bedingt die Dämpfung der Öffnungsbewegung und Drosselung des Kraftstoffdurchsatzes ab, bis schließlich am Ende des Öffnungshubes der Kraftstoff ohne nennenswerte Behinderung von der Kammer 30 in die Kammer 31 und von dort weiter zur Spritzöffnung gelangen kann.

Beim Schließhub der Ventilnadel 1k nimmt die Drosselplatte 50 unter dem Einfluß der sich umkehrenden Druckdifferenz zwischen den Kammern 30 und 31 die in Figur 3 gezeigte Lage ein, in welcher die Drosselplatte 50 an der Federscheibe 1+6

anliegt. Dabei sorgt die Stufenkante 56 an der Federscheibe k6 dafür, das ein ausreichend großer Ringspalt 60 zwischen Drosselplatte 50 und Federscheibe k6 erhalten bleibt, sodaß der Kraftstoff bis zum Ende des Schließhubes aus der sich verkleinernden Kammer 30 weitgehend ungehindert in die sich vergrößernde Kammer 31 übertreten kann.

Die Einspritzdüse nach Figur 5 hat einen Düsenkörper 62, in welchem ein Ventilsitz 6k gebildet und eine Ventilnadel 66 verschiebbar geführt ist. Diese hat am vorderen Stirnende einen mit dem Ventilsitz 6k zusammenarbeitenden Dichtkegel 68, an den sich ein leicht konischer Abschnitt 70 und ein Strahlformungsabschnitt 72 anschließen. Auf der anderen Seite geht der Dichtkegel 68 in eine Ringnut 7^ in der Düsen nadel 66 über. Im Düsenkörper 62 ist anschließend an_den Ventilsitz 6k ein zylindrischer Bohrungsabschnitt 76 gebildet, der zusammen mit dem Abschnitt 70 der Ventilnadel 66 einen den Ventilsitz 6k nachgeschalteten, hubäbhängig gesteuertenuDrosselspalt begrenzt. Die Ventilnadel 66 ist im Bereich der Ringnut 7^- mit einer Querbohrung 78 versehen, in welche eine Längsbohrung 80 einmündet, die durch die Ventilnadel 66 hindurch bis zu dessen oberer Stirnseite 82 führt.

Der Düsenkörper 62 ist durch ein Schraubteil Qk an einem Düsenhalter 86 festgespannt, der mit einem Kraftstoffkanal 88 versehen ist, welcher von einem Anschlußstutzen 90 in eine Kammer 92 führt. Die Kammer 92 ist zwischen der konisch vertieften Stirnseite des Düsenhalters 86, der zylindrischen Wand des Düsenkörpers 62 und einem Dämpfungskolben 9k gebildet, welcher auf die Ventilnadel 66 aufgesteckt ist und sich über eine Sprengring 96 an einer Ringschulter der Ventilnadel 66 abstützt. Der Dämpfungskolben 9^· ist am Mantelumfang konisch ausgeführt und so bemessen, daß seine

im Durchmesser größere Ringkante mit der "benachbarten Wand des Düsenkörpers 66 einen Drosselspalt 98 begrenzt. Dieser -verbindet die Kammer 92 mit einer zweiten Kammer 100 im Düsenkörper 66, in der eine aus mehreren Tellerfedern bestehende Schließfeder 102 mit nicht linearer Federcharakteristik angeordnet ist.

Die Schließfeder 102 stützt sich am Düsenkörper 62 ab und greift über einen Federteller IOU am Dämpfungskolben 9k an. Der Federteller 10U hat eine beidseitig über die Tellerseiten vorspringende Habe 106, weiche auf der Ventilnadel 66 verschiebbar gelagert ist und gegen den Dämpfungskolben 9^· stößt. Auf dem gegen den Dämpfungskolben 9^ gerichteten Teil der Habe I06 ist eine Ventilplatte 108 aus Stahl zentriert und axial spielfrei gelagert, welche mit mehreren aus der Platte freigestanzten federnden Zungen 110 versehen ist. Die Zungen 110 sind gleichmäßig über den Umfang der Ventilplatte 108 verteilt und je einer Bohrung 112 im Dämpfungskolben 9^ zugeordnet. Die Bohrungen 112 haben zusammen einen Öf f nungsq_uerschnitt, welcher um ein Vielfaches größer als der Querschnitt des Drosselspaltes 98 ist.

Bei geschlossenem Ventil nehmen die Teile die in Figur 5 dargestellte Lage ein. Bei geöffnetem Ventil gelangt der auszuspritzende Kraftstoff unter Umgehung des Dross,elspalts 98 durch die Längsbohrung 80, die Querbohrung 78 und die Ringnut T^ in der Ventilnadel 66 zur Spritzöffnung, wobei der Kraftstoff während eines ersten Teilhubes der Ventilnadel 66 durch deren Abschnitt 70 noch eine Drosselung erfährt. Die Schließfeder 102 ist so bemessen und ausgeführt, daß die Federkraft am Ende dieses ersten Teilhubes sich sprunghaft erhöht.

Die Dämpfung des Öffnungshubes der Ventilnadel 66 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel unabhängig von der zur Spritzöffnung gelangenden Kraftstoffmenge. Beim Öff-·

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nungshub wird der Kraftstoff aus der Kammer 100 über den Drosselspalt 98 in die Kammer 92 verdrängt, wobei die federnden Zungen 110 fest an den Dämpfungskolben 98 angedrückt werden und die Bohrungen 112 dicht ver-* : -.V.· schließen, en. Am Beginn des Schließhubes der Ventil^.·.' Ί nadel 66 werden die Zungen 110 durch die dann eintretende Druckdifferenzumkehr zwischen den Kammern 92 und 100 federnd vom Dämpfungskolben 9^- abgehoben. Dadurch wird über die Bohrungen 112 ein größerer Querschnitt für den aus der Kammer 92'zu verdrängenden Kraftstoff frei, sodaß der Rückhub der Ventilnadel 66 weitgehend ungedrosselt vonstatten geht.

Leerseite

Claims

29-Τ- 19"Bi Ki/Pi ROBERT BOSCH GMBH5 7OOO STUTTGART Ansprüche

1.J Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper,, in welchem ein Ventilsitz gebildet und eine Ventilnadel verschiebbar gelagert ist, die von einer Schließfeder und entgegengesetzt^dazu vom Kraftstoffdruck beaufschlagt ist und die sich beim Öffnungshub in Strömungsrichtung des Kraftstoffs bewegt (Α-Düse), und ferner mit einer Dämpfungseinrichtung, die eine mit der Ventilnadel hin- und hergehende und beim Öffnungshub mit der Ventilnadel formschlüssig gekoppelte Drosselplatte hat, die mit einer gehäusefesten Wand einen Drosselspalt begrenzt, der aus einer mit der Kraftstoffzuführung..verbundenen ersten Kammer in eine die Schließfeder aufnehmende zweite Kammer führt, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Ventilnadel (ilj·, 66) bewegtes Teil, vorzugsweise die Drosselplatte (50, 9*0 selbst, mit die beiden Kammern (30, 31 bzw. 92, 100) verbindenden Durchbrüchen (52, 112) bzw. Kanälen versehen ist, deren gesamter Öffnungsquerschnitt größer als der

Drosselspaltquerschnitt ist und welche unter dem Einfluß der Kraftstoff-Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern ■,30, 31 bzw. 92, 100) beim Öffnungshub der Ventilnadel ('\k, 66) geschlossen und bei deren Schließhub geöffnet sind.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselplatte (50, Figur 1) als Ringplatte ausgebildet und sit axialem. Spiel in einer Ringnut (U8) zwischen Teilen (Uu, ko) gefangen ist, welche sich mit der Ventilnadel (1^) hin— und herbewegen und einen kleineren Außen— durchmesser als die Drosselplatte (50) haben, und daß ferner die Drosselplatte (50) mindestens eine Ausklinkung ν 52) am inneren Rand bzw. eine Durchgangsöffnung hat, welche beim Öffnungshub der Ventilnadel (1U) von dem einen, die Ringnut ν US) begrenzenden Teil (i4-0) abgedeckt ist.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselplatte (.50) und/oder das die Ringnut (^8) zur Seite der Schließfeder (32) hin begrenzte Teil (h-6) im Bereich der Ausklinkungen (52 ) bzw. Durchgangsöffnungen der Drosselplatte (50) eine umlaufende Stufenkante (5ö) hat, welche die Breite (B) der Ringnut (kQ) nach außen hin vergrößert.

k. Einspritzdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Drosselplatte (50) mit vi,er gleichmäßig über ihren Innenumfang verteilten Ausklinkungen (52) versehen ist.

5. Einspritzdüse nach, einem der Ansprüche 2 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drosselplatte (50) umgebende gehäusefeste Wand (2^) mit einer den Drosselspalt (S) "vergrößernden Hinterschneidung (58) versehen ist.

6. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselplatte (9^₅ Figur 5) mit mindestens einer Durchgangsbohrung (112) versehen ist, die von einer federnden Ventilplatte (108, 110) überwacht ist, welche auf der der zweiten Kammer (100) zugekehrten Seite der Drosselplatte (9¹O aufliegt.

7. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselplatte (9-U) an einer Ringschulter (96) der Ventilnadel (66) anliegt und daß die Schließfeder (102) an der Drosselplatte (9¹O über ein an der Ventilnadel (66) geführtes Stützglied (lOk) angreift, welches die Ventilplatte (108, 110) an der Drosselplatte (9k) zentriert angelegt hält.

8. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Ventilsitz (12, 6k) des Düsenkörpers (10, 62.) führende Kraftstoff kanal die die Schließfeder (32, 102) aufnehmende zweite Kammer (31., 100) umgeht.

9. Einspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die zweite Kammer (100) umgehende Kraftstoffkanal durch eine Längstiohrung (80) in der Ventilnadel (66) hindurchführt, die über eine Querbohrung (78) .in eine der
Ventilsitzfläche (68) vorgelagerte Ringnut (7*0 in der
Ventilnadel (66) einmündet.