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Kraftstoffeinspritzdüse
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Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der
Gattung des Hauptanspruchs. Bei den nach innen öffnenden Düsen, bei denen ebenfalls
über eine Ringöffnung abgespritzt wird, kann der Durchmesser dieser Ringöffnung
verhältnismässig klein gehalten werden. Im Gegensatz hierzu ist der Durchmesser
der Ringspritzöffnung bei der nach außen öffnenden Düse verhältnismässig groß, da
dieser Durchmesser durch den Ventilnadelkopf bestimmt wird, der in jedem Fall größer
ist, als der Durchmesser des Ventilsitzes. Je größer jedoch der Durchmesser der
Ringspritzöffnung ist, desto schwieriger ist es, eine gute Aufbereitung (Zerstäubung)
des Kraftstoffes beim Einspritzen zu erzielen. Entsprechend dem großen Durchmesser
verteilt sich nämlich bei Teillast und Leerlauf die verhältnismässig kleine Einspritzmenge
auf den aufgrurd des großen Durchmessers langen Spalt. Für die Erzielung einer befriedigenden
Kraftstoffaufbereitung muß demnach gerade bei den kleinen Kraftstoffeinspritzmengen
ein ausreichender Druck zur Verfügung stehen
Diese nach außen öffnenden
Düsen werden besonders bei Vorkaminer-Dieselmotoren eingesetzt, bei denen die Formung
des Einspritzverlaufes, d. h. auch der speziellen Kraftstoffaufbereitung bei unterschiedlichen
Einspritzmengen eine besondere Rolle spielt.
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Bei den meistverwendeten bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen dieser
Art weist der Ventilnadelkopf von der Brennkammer her gesehen zuerst einen zylindrischen
Abschnitt auf, der dann in einen leicht konischen übergeht, der wiederum in den
Sitzkonus der Ventilnadel mündet. Dieser Nadelkopf wird durch den zugeführten Kraftstoff
in einer zylindrischen Bohrung des Düsenkörpers bewegt, welche in den Ventilsitzkonus
übergeht. Entsprechend dieser Gestaltung wird bei kleinen Einspritzmengen ( Leerlauf,
niedere Teillast) der zylindrische Abschnitt am Düsenkopf mehr oder weniger in Offnungsrichtung
in der zylindrischen Bohrung des Düsenkörpers verschoben. Bei größeren Mengen taucht
dann dieser zylindrische Abschnitt aus, so daß der ie-»chF kegelige Abschnitt des
Nadelkopfes ebenfalls teilweise aus der Bohrung des Düsenkörpers austaucht. Je größer
die Überdeckungwischen den zylindrischen Abschnitten von Nadelkopf und Düsenkörperbohrung
ist, desto größer ist auch der Druckabfall des einzuspritzenden Kraftstoffes. Da
jedoch gerade bei kleinen Einspritzmengen die Überdeckung groß und damit auch der
Druckabfall groß ist, da die Ventilnadel nur einen geringen Öffnungshub zurücklegt,
hingegen mit zunehmender Einspritzmenge aufgrund des zun,ehmenden Nadelhubes auch
der Druckverlust abnimmt, ergibt sich ein Druckverlauf über der Menge, der den weiter
oben genannten Forderungen konträr entgegensteht. Statt einer Zunahme bzw. mindestens
einem Konstantbleiben des Druckes mit abnehmenden Einspritzmengen nimmt der Druck
aufgrund des Druckverlustes mit geringer
werdender Einspritzmenge
ebenfalls ab.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
daß für den gesamten Bereich geringerer Einspritzmengen, wie Leerlauf und Teillast,
d. h. solange der zylindrische Abschnitt des Düsennadelkopfes nicht aus der zylindrischen
Bohrung taucht, der Einspritzdruck weitgehend konstant bleibt. Ein wesentlicher
Vorteil bei einer derart kürzeren Überdeckung besteht in der Vermeidung von Verkokungen
in dem nun schmäleren Drosselspalt. Bei tiefen Spalten, wie sie beispielsweise bei
größerer Überdeckung entstehen, bilden sich aufgrund des in diesem Spalt entstehenden
Druckabfalles Verkokungen, die wiederum den Einspritzverlauf unkontrollierbar beeinflussen.
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Ein zusätzlicher Vorteil besteht in der einfachen Herstellung derartiger
Düsen, weil ohne konstruktive Änderungen insbesondere an Ventilnadel und Aufhängung
durch eine einfache Rinterdrehung die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe lösbar
ist. Weitere Vorteile sind der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist
in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch den wesentlichen Teil einer
Kraftstoffeinspritzdüse und Fig. 2 einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Fig.
1 im Bereich des Ventilnadelkopfes.
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Beschreibung des Erfindungsbeispiels Wie in Fig. 1 im Längsschnitt
dargestellt, ist bei einer nach außen öffnenden Kraftstoffeispritzdüse die Ventilnadel
(1) in einem Düsenkörper (2) an den Stellen (3) bzw. (4) axial verschiebbar geführt.
Die Ventilnadel (1) weist einen Nadelkopf (5) größeren Durchmessers auf (siehe Fig.
2) und ist in Schließrichtung durch eine Feder (6) belastet, die über einen Federteller
(7) und einen Mitnahmering (8) an der Ventilnadel (1) angreift. Während der Federteller
(7) mit einem Schaft (9) auf der Ventilnadel (1) geführt ist, greift der Mitnahmering
(8) über eine schlüssellochförmige Ausnehmung (10) in eine Ringnut (11) der Ventilnadel.
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Diese aus Ventilnadel (1), Düsenkörper (2), Feder (6), Federteller
(7) und Mitnahmering (8) gebildete Ventilgruppe wird mittels einer strichpunktiert
dargestellten Überwurfmutter (12) an einen entsprechend dargestellten Düsenhalter
(13) gespannt, durch welchen auch die Kraftstoffzuführung erfolgt.
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Die Ventilgruppe wird demnach von unter Druck zugeführtem Kraftstoff
umspült. Innerhalb der Ventilgruppe gelangt der Kraftstoff dann über Radialbohrungen
(14) im Düsenkörper (2) und einemRingkanal (15), der durch eine Eindrehung (16)
in
der Ventilnadel zwischen dieser und der Innenbohrung (17) des Düsenkörpers (2) gebildet
wird und über Schrägnuten (19) zum Druckraum (20) der Einspritzdüse, der sich unmittelbar
stromauf des Ventilsitzes (21) der Einspritzdüse befindet.
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Wie in Fig. 2 dargestellt, weist der Ventilnadelkopf (5) von der Brennraumseite
her gesehen zerst einen zylindrischen Abschnitt (22) und danach entgegen der Stromrichtung
einen leicht kegeligen Abschnitt (23) auf, welcher dann in einen Sitzkonus (24)
übergeht, der mit dem Ventilsitz (21) zusammenwirkt. Dieser Ventilnadelkopf (5)
taucht mit dem zylindrischen und dem kegeligen Abschnitt in eine Bohrung (25) im
Düsenkörper (2). Diese Bohrung (25) endet im Ventilsitz (21). In dieser Bohrung
(25) ist eine Ringnut (26) angeordnet, die bis zum Ende, also bis zum Ventilsitz,
geht und deren Anfang so gewählt ist, daß lediglich ein zylindrischer Abschnitt
(27) bestimmter Breite stehenbleibt.
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Zwischen diesem zylindrischen Abschnitt (27)und dem zylindrischen
Teil (22) des Ventilnadelkopfes (5) besteht ein kalibrierter Spalt, dessen Tiefe
durch die Breite dieses zylindrischen Abschnitts (27) bestimmt wird. Solange also
diese beiden zylindrischen Flächen einander gegenüber liegen, ist die zwischen ihnen
gebildete Ringspritzöffnung konstant, so daß bei gleichem Druck auch der Druckabfall
aufgrund der Drosselwirkung dieser Ringspritzöffnung konstant bleibt. Erst wenn
der kegelige Abschnitt (23) in den zylindrischen Abschnitt (27) taucht, verringert
sich die Drosselwirkung, so daß bei gleichem Druckgefälle eine größere Kraftstoffmenge
pro Zeiteinheit abgespritzt wird.
Sobald dann dieser kegelige Abschnitt
(23) mit der äußeren Ecke dieses zylindrischen Abschnitts (27) in Überdeckung gelangt,
wird auch der Abspritzquerschnitt der Ringspritzöffnung vergrößert.