DE3139949A1

DE3139949A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3139949A1
Application number: DE19813139949
Authority: DE
Inventors: Katsuoki 7250 Leonberg Itoh; Iwan 8400 Regensburg Komaroff
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-02-26
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1983-04-28

Description

traftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptpatentes. Bei diesen Einspritzdüsen wird die erste Schließkraft durch eine Schraubenfeder hervorgerufen, die eine im wesentlichen linear ansteigende Federkennlinie hat. Durch das Zusammenwirken von Schraubenfeder und Magnet ergibt sich eine resultierende Schließkraftkennlinie, die von einem großen Anfangswert zunächst steil abfällt und in der zweiten Hubhälfte im wesentlichen der Charakteristik der Schraubenfeder entsprechend praktisch linear auf einen Endwert ansteigt, der kleiner als der Anfangswert ist. In manchen Fällen ist es jedoch erwünscht, daß die Schließ- bzw.
Rückholkraft gegen Ende des Öffnungshubs progressiv bis auf den Anfangswert oder einen darüberliegenden Wert ansteigt, damit auch bei höheren Drücken der Schließvorgang ohne Verzögerung eingeleitet und die Nadel schnell an den Sitz zurückgeführt wird, was für die.
Verkokungsverhinderung erforderlich ist. Beim Öffnen des Ventils ermöglicht eine schnell abn-ehmende Kraft einen scharfen Einspritzmengenzuwachs, wodurch der spezifische Kraftstoffverbrauch des Motors beeinflußt wird. Die vorstehend erwähnte Schließkraftcharakteristik läßt sich mit einer Schraubenfeder nur schwer realisieren, ohne daß dabei die Abmessungen des Düsengehäuses vergrößert werden.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Haupt anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sich bei etwa gleichbleibenden Gehäuseabmessungen eine resultierende Schließkraftkennlinie konzipieren und hervorrufen läßt, die etwa in der Mitte des Öffnungshubes ihr Minimum hat und in der zweiten Hubhälfte steil nach oben ansteigt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Anordnung möglich.
Ein günstiges Verhältnis von Schließkraft zum Raumbedarf ergibt sich, -wenn zum Hervorrufen der ersten Schließkraft zwei Magnete vorgesehen sind, von denen der eine sich an dem Ventilschließglied und der andere am Düsenkörper abstützt, und wenn die gleichnamigen Pole der Magneten einander zugekehrt sind.
Eine einfache und leicht montierbare Ausführung erhält man, wenn zum Hervorrufen der ersten Schließkraft zwei koaxial zum Ventilschließglied angeordnete, ringförmige Dauermagnete vorgesehen sind.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann mit besonderem Vorteil bei Einspritzdüsen mit nach außen öffnendem Ventilschließglied (A-Düse) angeordnet werden. Bei solchen Einspritzdüsen wird vorgeschlagen, den Kraftstoff über Kanäle zwischen den Dauermagnetkörpern und dem Düsengehäuse dem Ventilsitz zuzuführen.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Einspritzdüse für eine Dieselbrennkraftmaschine im Längsschnitt und Fig. 2 die Schließkraftkennlinien der Einspritzdüse nach Fig. 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, der mit einem Schraubteil 12 an einem Düsenhalter 14 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist ein Ventilsitz 16 gebildet und eine Ventilnadel 18 verschiebbar geführt, die mit einem Dichtkegel 20 versehen ist, welcher mit dem Ventilsitz 16 zusammenarbeitet.. Stromauf des Dichtkegels 20 ist die Ventilnadel 18 mit einem im Durchmesser verkleinerten Abschnitt 22 versehen, wodurch ein Ringraum 24 in der Führungsbohrung für die Ventilnadel gebildet ist, der über Bohrungen 26, 28 mit einer Kammer 30 in einem rohrförmigen Ansatz 32 des Düsenhalters 14 verbunden ist.
Im Düsenhalter 14 ist eine Zulaufbohrung 34 vorgesehen, die von einem Anschlußstutzen 36 des Düsenhalters 14 zum Boden 38 der Kammer 30 führt. In die Kammer 30 ist eine Scheibe 40 aus nichtmagnetischem Stoff eingesetzt, welche mit einem Sackloch 42 versehen ist, das mit der Zulaufbohrung 34 korrespondiert. Vom Sackloch 42 führt eine Querbohrung 44 in eine Axialnut 46 am Außenumfang der Scheibe 40, welche an einer zurückgesetzten Ringrandfläche 48 aus- und die Kammer 30 einmündet. Anstelle der Querbohrung 44 könnten auch Nuten in der oberen Stirnseite der Scheibe 40 vorgesehen sein.
Auf der Scheibe 40 liegt ein als Ganzes mit der Bezugszahl 50 bezeichneter festsitzender Magnet auf, der aus einem in Flachform erstellten Permanentmagnetkörper 52 und aus zwei im Querschnitt segmentförmigen Leitstücken 54 und 56 aus magnetisierbarem Stoff besteht. Die Leitstücke 54, 56 ergänzen den Permanentmagnetkörper 52 zu einem Zylinder mit Kreisquerschnitt, welcher spiellos, jedoch ohne Pressung in der Kammer 30 sitzt. Der Magnet 50 hat am Außenumfang eine Längsnut 58, welche den durch die zurückgesetzte Ringrandfläche 48 der Scheibe 40 gebildeten Ringraum 60 zwischen Scheibe 40 und Magnet 50 mit dem vor dem Magneten 50 liegenden Bereich der Kammer 30 verbindet. In der diesem Bereich zugekehrten Stirnseite des Magneten 50 ist eine zentrale Vertiefung 61 vorgesehen.
Die Ventilnadel 18 hat am stromaufseitigen Ende einen Kopf 62 mit einer Stützschulter 64, der bei geschlossenem Ventil 16, 20 in die Vertiefung 61 des Magneten 50 ragt. An der Stützschulter 64 liegt eine Halteplatte 66 an, gegen die sich ein in Ringform erstellter Permanentmagnetkörper 69 eines Magneten 70 über eine magnetisch leitende Platte 72 und eine Scheibe 74 aus nicht magnetisierbarem Sto-ff abstützt. Der Permanentmagnetkörper 69 ist mit einer Buchse 76 fest verbunden, die ebenfalls aus unmagnetischem Stoff besteht und reibungslos auf der Ventilnadel 18 sitzt. Der Außendurchmesser des Permanentmagnetkörpers 69 ist etwas kleiner als der Durchmesser der Kammer 30, wodurch ein Ringspalt 77 gebildet ist, welcher die an die beiden Stirnseiten des Magneten 70 angrenzenden Bereiche der Kammer 30 miteinander verbindet.
Auf der die Kammer 30 begrenzenden Stirnseite des Düsenkörpers 10 liegt eine Scheibe 78 aus unmagnetischem Material auf, an der sich ein in Ringform erstellter Permanentmagnetkörper 79 eines Magneten 80 über eine Platte 82 aus magnetischem Stoff abstützt. Der Permanentmagnetkörper 79 ist mit einer Buchse 84 aus unmagnetischem Stoff fest verbunden, welche reibungslos auf der Ventilnadel 18 gelagert ist. Die Außendurchmesser des Permanentmagnetkörpers 79, der Platte 82 und der Scheibe 78 sind etwas kleiner als der Durchmesser der Kammer 30, so daß deren stromauf und stromab dieser Teile liegenden Bereiche über einen Ringspalt 86 miteinander verbunden sind.
Die Halteplatte 66 ist funktionsmäßig der Anker des Magneten 50, dessen mit einer gestrichelten Linie angedeuteter magnetischer Kreis 88 über die Leitstücke 54, 56, die Halteplatte 66 und den Luftspalt L1 zwischen diesen Teilen führt. In der dargestellten Schließlage des Ven tils 16, 20 übt der Magnet 50 seine größte Anzugskraft auf die Halteplatte 66 und über diese auf die Ventilnadel 18 aus. Beim Bewegen der Ventilnadel 18 im Öffnungssinn vergrößert sich der Luftspalt L1, wobei die Anzugskraft des Magneten 50 erst rasch und dann langsamer abnimmt.
Die Kennlinie dieser Kraft ist in Fig. 2 durch die Linie 90 dargestellt, die von einem hohen Anfangswert Fa bei geschlossenem Ventil auf einen Endwert F2 am Nadelhubende abfällt.
Die mit den Bezugszahlen 92 und 94 bezeichneten magnetischen Kreise der beiden Magneten 70 und 80 laufen über den magnetisch leitenden Ansatz 32 des Düsenhalters 14 und über die jeweils anliegende Platte 72 bzw. 82. Die Magnete7Gtund 80 sind so angeordnet, daß ihre einander zugekehrten Stirnseiten die gleiche Polarität haben. Dadurch ergibt sich eine abstoßende Kraft, die mit zunehmender Annäherung der Magnete progressiv zunimmt. In Fig. 2 ist der Verlauf dieser Kraft durch die Kennlinie 96 dargestellt, die von einem geringen Anfangswert F3 bei geschlossenem Ventil bis zu einem hohen Endwert F4 am Nadelhubende progressiv anwächst. Die abstoßende Kraft drückt die beiden Magneten 70 und 80 auseinander, wobei sich der Manget 80 am Düsenkörper 10 und der Magnet 70 am Kopf 62 der Ventilnadel 18 über die Scheiben 72, 74 und 66 abstützt und sich ein Luftspalt L2 zwischen den Teilen einstellt.
Die von den Magneten 50, 70 und 80 auf die Ventilnadel 18 ausgeübte resultierende Kraft ist in Fig. 2 durch die Kennlinie 98 dargestellt, die von einem hohen Anfangswert F5 auf einen Minimalwert F6 am Beginn der zweiten Hubhälfte abfällt und von dort progressiv auf einen Endwert F7 ansteigt, welcher etwa dem Anfangswert F5 entspricht.
Der über die Zulaufbohrung 34 im Düsenkörper 14 zufließende Kraftstoff gelangt durch die Scheibe 40, die Längsnut 58 des Magneten 50 sowie durch die Ringspalte 74, 86 und die Bohrungen 26, 28 in den Ringraum 24. Bei ansteigendem Kraftstoffdruck wird die Ventilnadel 18 entgegen der resultierenden magnetischen Anfangskraft F 5 nach außen verschoben, so daß der Kraftstoff aus dem Ringraum 24 durch das Ventil 16, 20 in die Brennkammer der Maschine austreten kann. Wenn die Ventilnadel 18 vom Ventilsitz 16 abgehoben hat, sinkt die resultierende Magnetkraft rasch ab, wodurch ein anfänglich verzögertes und immer schnelleres Weiterbewegen der Ventilnadel in Öffnungsrichtung sichergestellt ist. In der zweiten Hubhälfte der Ventilnadel 18 bremst die nun wieder progressiv ansteigende Gegenkraft die Bewegung der Ventilnadel 18 stärker ab, so daß ein hartes Aufschlagen auf den Hubbegrenzungsanschlag vermieden wird.
Leerseite

Claims

Ansprüche Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper, in welchem ein Ventilsitz gebildet und ein Ventilschließglied verschiebbar gelagert ist, welches in Öffnungsrichtung vom Kraftstoffdruck und entgegengesetzt dazu von zwei Schließkräften beaufschlagt ist, von denen die erste eine mit zunehmendem Öffnungshub ansteigende Kennlinie und die zweite Schließkraft eine bei Beginn des Öffnungshubes steil abfallende und sich~.dann-rweEfl.achende.~Kennlinie hat und durch einen Magneten hervorgerufen ist, dessen Anker mit dem Ventilschließglied gekoppelt ist und sich beim Öffnungshub vom Magnetkörper entfernt, nach Patent (Patentanmeldung 31 07 160.0), dadurch gekennzeichnet, daß auch die erste Schließkraft eine magnetische Kraft mit progressiv ansteigender Kennlinie (96, Fig. 2) ist.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Hervorrufen der ersten Schließkraft zwei Magnete (70, 80) vorgesehen sind, von denen der eine (70) mit dem Ventilschließglied (18) gekoppelt und der andere (80) ortsfest im Düsengehäuse (14) abgestützt ist, und deren gleichnamige Pole einander zugekehrt sind.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Hervorrufen der ersten Schließkraft zwei koaxial zum Ventilschließglied (18) angeordnete Magnete (70, 80) mit ringförmigem Dauermagnetkörper (69, 79) vorgesehen sind.
4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilschließglied (18) eine beim Öffnungshub sich in Richtung der Kraftstoffströmung nach außen bewegende Ventilnadel ist und der Kraftstoff über Kanäle (77, 86) zwischen den Magneten (70, 80) und dem Düsengehäuse (14) dem Ventil (16, 20) zugeführt ist.
5. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schließstellung des Ventils (16, 20) die erste Schließkraft kleiner als die zweite Schließkraft ist und daß sich das Schließkraftverhältnis in der zweiten Hälfte des Öffnungshubes umkehrt.