DE3329380A1

DE3329380A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3329380A1
Application number: DE19833329380
Authority: DE
Inventors: Helmut 7152 Aspach Giess; Dietrich Dipl.-Ing. 7250 Leonberg Trachte
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-08-13
Filing date: 1983-08-13
Publication date: 1985-02-28
Also published as: US4605171A; EP0137122A3; EP0137122A2; JPS6047867A

Description

ROBERT BOSCH GMBH, JOOO Stuttgart 1

Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei Einspritzdüsen dieser Gattung wird die Offnungsbewegung der Ventilnadel mindestens über einen Teilhub hinweg dadurch gedämpft bzw. verzögert, daS der Kraftstoff in den sich dabei vergrößernden Dämpferraum nur über den Drosselkanal einströmen kann. Bei einer bekannten Ausführung haben der Dämpferraum und der mit der Ventilnadel verbundene Kolben den gleichen Durchmesser wie der Ventilsitz, so daß zur Verschiebung der Ventilnadel allein der auf die Stirnseite des Kolbens wirkende Kraft stoffdruck im Dämpferraum zur Verfügung steht. Bei dieser Anordnung wirkt sich die Dämpfung bzw. Verzögerung der Ventilnadel umso stärker aus, je größer der Kraftstoffdruck in der Federkammer ist. Die Ventilnadel kann daher u.U. bei kleinen Drehzahlen su früh bzw. bei hohen Drehzahlen zu spät ihre volle Offenstellung erreichen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß an der Ventilnadel oder am Kolben eine Ringschulter gebildet ist, an welcher der ungedrosselte Kraftstoffdruck in der Federkammer angreift und der Kraftstoffdruck im Dämpferraum nur als eine zusätzliche Teilkraft auf den Kolben und die Ventilnadel einwirkt. Dadurch ist erreicht, daß auch in den hohen Drehzahlbereichen der Maschine bereits am Einspritzbeginn eine zur Beschleunigung der Ventilnadel ausreichende Kraft unverzögert auf die Ventilnadel einwirkt. Im unteren Drehzahl- und Einspritzmengenbereich kann die Ventilnadel auch bis zu größeren Jladelhüben wirkungsvoll gedämpft bzw. verzögert werden, ohne daß die Spritzdauer bei höheren Drehzahlen zu lang wird.

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

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schließfeder, die Masse der Ventilnadel samt Kolben, die Querschnitte des Kolbens und des Drosselkanals, sowie der vom Ventilsitz umgebene Querschnitt derart aufeinander abgestimmt sind, daß oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes des Kraftstoffdrucks in der Federkammer der Kraftstoffdruck im Dämpferraum bis auf den Dampfdruck des verwendeten Kraftstoffs bei der Betriebstemperatur absinkt.

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Dadurch ist erreicht, daß iron einem "bestimmten Druck in der Federhammer an der im Dämpferraum auf die Ventilnadel im Öffnungssinn wirkende Kraftstoffdruck nicht weiter verringert wird, so daß sich zumindest von diesem Betriebspunkt an die Dämpfungswirkung relativ wieder abschwächt. Der Einspritzdruck steigt bei höheren Drehzahlen schneller an, wodurch eine frühere Aufsteuerung erreicht und die Suritzdauer verkürzt wird. Im gesamten Drehzahl-Lastbereich weist der Einspritzverlauf.so zu Beginn einen langsamen Anstieg auf, der von der Anstiegsgeschwindigkeit des Druckes zwischen öffnungs- und kritischem Druck und der Abstimmung der o.g. Parameter bestimmt wird. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen kann die Einspritzcharakteristik zusätzlich beeinflußt werden.

Sine einfache und betriebssichere Konstruktion ergibt sich, wenn in an sich bekannter Weise der Dämpferraum in einer auf den Kolben aufgesteckten Kappe gebildet ist, welche spätestens nach einem ersten Vorhub der Ventilnadel an einer gehäusefesten Sperr schulter zur Anlage kommt. Ferner wirkt sich vereinfachend aus, wenn der von der Federkammer in den Dämpferraum führende Drosselkanal durch das Radialspiel zwischen Kolben und Bohrungswand der Kappe gebildet ist.

Die in der Federkammer liegende Druckschulter an der Ventilnadel oder dem Kolben ergibt sich auf einfache Weise, wenn der Querschnitt des Dämpferraums in der Kappe kleiner als der vom Ventilsitz umgebene Querschnitt ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung da: gestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu^er-.

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Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, der durch eine Überwurfmutter 12 an einem Düsenhalter 1U- fest gespannt ist. Zwischen dem Düsenkörper 10 und dem Düsenhalter 1U ist eine Hülse 16 angeordnet, welche einen nach innen gerichteten Kragen 18 hat, der eine Kammer von einer im Durchmesser größeren Kammer 22 im Inneren der Einspritzdüse abteilt. Im Düsenkörper 10 ist ein Ventilsitz 2U mit dem Durchmesser D gebildet und eine Ventilnadel 26 verschiebbar gelagert, deren Dichtkegel 27 von einer Schließfeder 28 gegen den Ventilsitz 2U gedruckt ist. Die Schließfeder 28 stützt sich am Düsenkörper 10 ab und greift über ein Flanschteil 30 an einer Stützscheibe 32 an, die sich ihrerseits an einer Schulter 3U der Ventilnadel 26 abstützt.

Ia Düsenhalter 1U ist eine Zulaufbohrung 36 gebildet, welche in die Kammer 20 einmündet, die über einen von dem Kragen 18 umgebenen Durchbruch 38 mit der Kammer 22 verbunden ist. Aus dieser führt eine Bohrung Uo im Düsenkörper 10 in einen Ringraum U2, der zwischen der zentralen Bohrungswand des Düsenkörpers 10 und dem Mantelumfang eines im Durchmesser verkleinerten Abschnittes kk der Ventilnadel 26 gebildet ist und unmittelbar bis vor den Ventilsitz 2U reicht. Zwischen dem Flanschteil 30 und dem Düsenkörper 10 ist in der dargestellten SchlieS-lage ein Abstand h vorhanden, welcher dem Gesamthub der Ventilnadel 26 entspricht. Die Ventilnadel 26 wird

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vom Kraftstoffdruck entgegen der Schließfeder 28 nach außen in Öffnungsrichtung verschoben, bis der Flanschteil 30 am Düsenkörper 10 anschlägt. Beim Schließen des Ventils führt die Schließfeder 28 die Ventilnadel 26 nach innen in die dargestellte Schließlage zurück.

An die Schulter 3^ der Ventilnadel 26 schließt sich ein kolbenförmiger Ansatz k6 an, welcher durch den Durchbruch 38 hindurchtritt und in die Kammer 20 ragt. Der Durchmesser d des kolbenförmigen Ansatzes h6 ist kleiner als der Ventilsitzdurchmesser D und der diesem entsprechende Führungsdurchmesser der Ventilnadel 26. Dadurch ist am Übergang zum Ansatz k6 eine Ringschulter ^7 an der Ventilnadel 26 gebildet, an welcher der Kraftstoff druck im Öffnungssinn angreift. Auf den Ansatz U6 ist eine Kappe U8 aufgesetzt, welche einen Boden 50, einen Mantelteil 52 und einen Flanschrand 5^ hat. An der Kappe U8 greift eine Rückholfeder 56 an, welche den Mantelteil 52 umgibt und den Flanschrand 5^ gegen den Kragen 18 der Hülse 16 drückt.

Im Flanschrand 5^· und einem daran anschließenden Bereich des Mantelteils 52 der Kappe U8 sind Querschlitze 58 vorgesehen, durch welche der Kraftstoff bei geöffneter Ventilnadel 26 aus der Kammer 20 in die Kammer 22 übertreten kann. In der dargestellten Schließlage der Ventilnadel 26 ist zwischen der Stirnseite des Ansatzes h6 und dem Boden 50 in der Kappe k8 ein Dämpferraum 60 gebildet, welcher über das Radialspiel zwischen dem Ansatz ^6 und der Kappe U8 gedrosselt mit dem Strömungsweg des Kraftstoffs verbunden ist.

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Die Einspritzdüse arbeitet wie folgt:

Vor Beginn eines Einspritzvorgangs herrscht im Dämpferraum 6o infolge des Druckausgleichs über das Radialspiel des Ansatzes k6 der gleiche Druck wie in den Kammern 20 und 22. Dieser Druck wirkt auf die Ventilnadel· 26 auf eine Fl·äche die vom Durchmesser des Ventilsitzes 24 bestimmt wird. Wenn der Druck einen bestimmten Wert erreicht hat, wird die Ventilnadel 26 vom Ventilsitz 2k abgehoben und Kraftstoff ausgespritzt. Bei der Offmngsbewegung der Ventilnadel 26 entsteht eine Druckdifferenz zwischen dem Dämpferraum 60 und der Kammer 20, weil die Kappe kQ der Bewegung der Ventilnadel 26 nicht folgen und der Kraftstoff durch das Radialspiel des Ansatzes kS nur gedrosselt in den Dämpferraum 60 übertreten kann. Das hat im Ergebnis eine Schwächung der vom Kraftstoff auf die Ventilnadel 26 im Öffnungssinn ausgeübten Kraft zur Folge, die sich umso mehr auswirkt, je höher der Kraftstoffdruck bzw. die Anstiegsgeschwindigkeit des Kraftstoffdrucks in den Kammern 20 und 22 ist. Die Ventilnadel 26 wird daher gedämpft bzw. verlangsamt in Öffnungsrichtung verschoben,

Die Schließfeder 28, die Masse der Ventilnadel 26 samt Ansatz U6, die Querschnitte des Ansatzes k6 und seines Radialspiels, sowie der vom Ventilsitz 2k umgebene Querschnitt der Bohrung im Düsenkörper 10 sind derart aufeinander abgestimmt, daß der Druck im Dämpferraum 60 bis auf den Dampfdruck des Kraftstoffs bei der Betriebs-

temperatur absinkt, -wenn der Kraftstoff druck in den Kammern 20 und 22 einen vorgegebenen kritischen Wert übersteigt. Ein weiteres Absinken des Druckes im Dämpferraum 60 ist damit nicht mehr möglich, d.h. die Druckkraft auf die Stirnfläche des Ansatzes U6 kann auch nicht weiter absinken. Dies ist genau dann der Fall, wenn die Druckkraft auf die Ringfläche, die durch D - d bestimmt ist, ausreicht, um den Gegenkräften ( feder-, Gegendruck aus Motorraum) die Waage zu halten. Wird der hierzu notwendige, kritische Druck überschritten, wird die überschießende Druckkraft zur freien Beschleunigung der zu bewegenden Massen (Nadel etc.) wirksam, da unabhängig von einer weiteren Verschiebung der Nadel (bzw. des Ansatzes U6) weiterhin Dampfdruck im Dämpferraum 60 herrscht.

Bei unter dem kritischen Wert liegenden Kraftstoffdrücken kann die Ventilnadel 26 etwa nur so schnell öffnen, wie Kraftstoff in den Dämpferraum 60 nachströmen kann. Der kritische Wert muß daher so ausgelegt werden, daß er in Betriebsbereichen, für die eine lange Spritzdauer gefordert wird, z.B. im Leerlauf, nicht überschritten wird. Bei Kraft stoffdrücken über dem kritischen Wert werden Kräfte zur Beschleunigung der Ventilnadel 26 aufgebaut, welche diese schnell in ihre volle Offenstellung überführen. Bei niederen Drehzahlen und Kraftstoffmengen kann die Ventilnadel 26 auch bis zu größeren 2iadehüben wirkungsvoll gebremst werden, ohne daß die opritzdauer bei größeren Drehzahlen zu lang wird.

- Leerseite -

Claims

25-3.1983 Ki/Le

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Ansprüche

M./Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem gehäusefesten Ventilsitz an einer Spritzöffnung, der von einer in Strömungsrichtung des Kraftstoffs öffnenden und von einer Schließfeder belasteten Ventilnadel überwacht ist, die sich in eine dem Ventilsitz vorgelagerte Federkammer hinein erstreckt, in welche eine Kraftstoff-Zuleitung einmündet und aus welcher ein Drosselkanal in einen Dämpferraum führt, der auf seiner der Federkammer zugekehrten Stirnseite von einem mit der Ventilnadel verbundenen Kolben begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Ventilnadel (26) bzw. des Kolbens (U6) am Ausgang der Federkammer (22) bzw. am Eingang des Dämpferraums (60) kleiner als der vom Ventilsitz (2¹O umschlossene Querschnitt ist.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (28), die Masse der Ventilnadel (26) samt Kolben (h6) , die Querschnitte des Kolbens (U6) und des Drosselkanals, sowie der vom Ventilsitz (26) umgebene Querschnitt derart aufeinander abgestimmt sind, daß oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes des Kraftstoffdrucks in der Federkammer (22*) der Kraft stoff druck im Dämpferraum (bO) bis auf dem Dampfdruck des Kraftstoffs bei der Betriebstemperatur absinkt.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferraum (6o) in einer auf den Kolben (46) aufgesteckten Kappe (48) gebildet ist, welche spätestens nach einem ersten Vorhut» der Ven-cilnadel (26) an einer gehäusefesten Sperrschulter (18) zur Anlage kommt.
4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Federkammer (22) in den Dämpferraum (60) führende Drosselkanal durch das Radialspiel zwischen Kolben (46) und Bohrungswand der Kappe (48) gebildet ist.
5. Einspritzdüse nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Dämpferraumes (60) in der Kappe (48) kleiner als der vom Ventilsitz (24) umgebene Querschnitt ist.