DE3332808A1

DE3332808A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3332808A1
Application number: DE3332808A
Authority: DE
Inventors: Karl 7148 Remseck Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-09-12
Filing date: 1983-09-12
Publication date: 1985-03-28
Also published as: DE3473625D1; EP0135872B1; JPS6065270A; EP0135872A3; EP0135872A2

Description

U.8.1983 Ki/Le ^

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Haupt.anspruches . Bei Einspritzdüsen dieser Gattung wird, die Öffnungsbewegung der. Ventil nadel gedämpft, um die Spritzdauer zur Verbesserung der Motorwerte, insbesondere zur Verminderung des Motorgeräusches, zu optimieren. Bei einer bekannten Ausführung der gattungsmäßigen Art (DE-A1-31 -05 686) ist der Ventil· nadel eine Zusatzmasse zugeordnet, welche nach einem ungedämpften Vorhub der Ventilnadel mit dieser gekoppelt wird und danach die Bewegung der Ventilnadel geschwindigkeits- und beschleunigungsabhängig dämpft. Bei dieser' Ausführung läßt sich der zeitliche Verlauf .der Öffnungsbewegung der Ventilnadel vorteilhaft in weiten Grenzen variieren, jedoch muß eine Vergrößerung des Außendurchmesseri der Einspritzdüse in Kauf genommen werden, wodurch sich Einbauprobleme ergeben können.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß' die Mittel zum Dämpfen der Ventilnadelbewegung die Außenabmessungen der Einspritzdüse nur geringfügig vergrößern. Die Spritzdauer kann dennoch auf den Motorbedarf gut abgestimmt werden, wodurch sich günstige Motorwerte ergeben. Besonders vorteilhaft ist die erfindüngsgemäße Anordnung bei Einspritzdüsen mit Ventilnadeln, deren Durchmesser kleiner als 6 mm ist und bei denen erfahrungsgemäß ohne zusätzliche Maßnahmen in der Regel ein zu schnelles Öffnen erfolgt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.

Eine einfache und kompakte Ausführung ergibt sich, wenn· der Drosselkörper auf der Ventilnadel· verschiebbar gelagert und durch eine Rückführfeder gegen eine der Druckschalter an der Ventilnadel vorgelagerte gehäusefeste Anschlagschulter gedrückt ist, und wenn zur Druckschulter mindestens ein ventilloser Drosselspa^ führt.

Eine zusatzteile, unmittelbar und unverzögert wirkende Druckkraft zum Abheben der Ventilnadel· vom Vent^sitz ergibt sich, 'wenn die Venti^adel· eine zweite Druckschulter hat, auf welche der Kraftstoffdruck im Druckraum ungedrosselt einwirkt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rückführfeder des Drosselkörpers und die Drosselspalte so bemessen bzw. aufeinander abgestimmt sind, daß zumindest im höheren

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Drehzahlbereich der Maschine ein folgender Öffnung snub der Ventilnadel schon beginnt, bevor der Drosselkörper bei seiner Rückführbewegung an der gehäusefesten Anschlagschulter zur Anlage kommt. Mit zunehmender Drehzahl kann ein immer.größerer Teil des zwischen dem Drosselkörper und der Druckschulter eingeschlossenen Kraftstoffvolumens bis zum Beginn des nächsten Öffnungshubes über die Drosselspalte nicht abströmen. Dieses Kraftstoffvolumen bildet dann gewissermaßen ein flüssiges Anschlagspolster für den Drosselkörper, über welches beim nächsten Öffnungshub die Ventilnadel zunächst ungedämpft verschoben wird, bis der Drosselkörper zur Anlage a.n der gehäusefesten Anschlagschulter kommt und die Dämpfung wieder wirksam wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 'Figur 1 einen Längsschnitt durch-den Düsenkörper der Einspritzdüse nach dem Ausführungsbeispiel, und in den Figuren 2 bis k sind Funktionsschaubilder, der Dämpfungsmittel der Einspritzdüse nach Figur 1 dargestellt. · · "

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, in welchem eine Ventilnadel 12 verschiebbar gelagert und ein konischer Ventilsitz 1U gebildet ist, von welchem eine zylindrische Spritzöffnung 16 zur brennraumseitigen Stirnwand 18 des Düsenkörpers 10 führt. Die Ventilnadel 12 hat einen Führungsab-

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-if 16-- 33'pfS0S.

schnitt 20, welcher an einer Druckschulter 22 in einen im Durchmesser kleineren Abschnitt.2k übergeht. Dieser geht an einer zweiten Druckschulter 26 in einen weiter abgesetzten Abschnitt 28 über, an welchem sich ein Ventilkegel 30, ein die'Spritzöffnung 16 mit Spiel durchsetzender Drosselzapfen 32 und ein Spritzformungszapfen 3^ anschließen. Sine nicht dargestellte Schließfeder übt auf die Ventilnadel 12 eine Schließkraft in Richtung des Pfeiles P aus.

I-m püsenkörper 10 ist ein Druckraum 36 gebildet, der über einen Kanal'38 mit einer Ringnut kO an der oberen Stirnseite des Düsenkörpers 10 verbunden ist. Bei eingebautem Düsenkörper 10 mündet in die Ringnut !+0 ein Kraftstoff-Zulauf kanal ein, der innerhalb eines * Düsenhalter verläuft. Der Druckraum 36 ist über Bohrungen k2, kk mit unterschiedlichen Durchmessern mit einem Druckraum k6 in der Führungsbohrung des Düsenkörpers 10 verbunden, welcher durch die Druckschulter .22 der Ventilnadel 12 begrenzt ist.

Die -beiden Druckräume 36 und k'6 sind durch.einen Drosselkörper 50 voneinander getrennt, welcher auf dem "abgesetzten Abschnitt 2k der Ventilnadel 12 mit einem gewissen Radialspiel 52 verschiebbar gelagert und von einer Rückführfeder ^k gegen eine zwischen den Bohrungen k2 und kk gebildete. Anschlagschulter 56 gedrückt ist. Der Außendurchmesser des Drosselkörpers 50 ist so bemessen, daß sich zwischen ihm und der Wand der Bohrung k2 ebenfalls ein gewisses Radialspiel 58 ergibt. Ferner ist im Drosselkörper 50 eine Drosselbohrung 60 enthalten, welche die Druckräume 36 und k€ miteinander verbindet.

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Die Arbeitsweise der Einspritzdüse wird nachstehend anhand der in den Figuren 2 "bis k dargestellten Funktionsschaubilder beschrieben.

Zu Beginn eines Einspritzvorganges steigt der Kraftstoffdruck im Druckraum 36 an, von wo er sich durch das Radialspiel· und die Drosselbohrung βθ in den Druckraum k6 fortpflanzt. Der Kraft stoffdruck wirkt so unmittelbar auf die zweite Druckschulter 26 und über die Drosselspalte 52, 60 auf die erste Druckschulter 22 der Ventilnadel 12 ein. Die Ventilnadel 12 hebt dadurch vom Ventilsitz 1U ab, wonach eine gedrosselte Kraftstoffmenge innerhalb einer Voreinspritzphase durch das Radialspiel zwischen Drosselzapfen 32 und Spritzöffnung 16 in den "Brennraum gelangt. Weil der Kraftstoff nur gedrosselt in den Druckraum k6 übertreten kann, erfolgt die Öffnungsbewegung der Ventilnadel 12 entsprechend langsam, wodurch die Voreinspritzphase in der gewünschten Weise verlängert wird. Wenn der Drosselzapfen 32 aus der Spritzöffnung 16 ausgetreten ist, beginnt die Haupteinspritzphase, in welcher der Kraftstoff ungedrosselt in den Brennraum gelangt.

Am Ende der Haupteinspritzphase führt die Schließfeder die Ventilnadel 12 in die dargestellte Schließlage zurück, wobei der Drosselkörper 50 über das zwischen ihm und der Drucksehulter 22 eingeschlossene Kraftstoffvolumen entgegen der Kraft der Rückführfeder 5^ in eine im Folgenden als zweite Endstellung bezeichnete. Stellung nach unten verschoben wird. Dabei setzt die Rückführfeder 5^ der wesentlich stärkeren Schließfeder nur einen verhältnismäßig geringen Widerstand entgegen, so daß der Schließhub weitgehend ungedämpft erfolgt. Vom Beginn

des Schließhubes andrückt die Rückführfeder 5^ den Drosselkörper 50 gegen die Anschlagschulter 56 zurück, wobei die in den Druckraum k6 vorher eingeströmte Kraftstoffmenge aus dem Druckraum hS durch die Radialspiele 52, 58 und die Drosselbohrung 60 wieder in den Druckraum 36 verdrängt wird. Das kann' wegen der engen Querschnitte der Radialspiele 52, 58 und der Drosselbohrung 60 nur mit einer gewissen Verzögerung erfolgen. Der Abstand zwischen der dargestellten ersten und der zweiten Endstellung des Drosselkörpers 50 entspricht dem Ventilnadelhub, verringert um einen geringen Rückhub, welchen der Drosselkörper schon während der Schließzeit der Ventilnadel 12 unter dem ständigen Einfluß der Rückführfeder 5¹+ ausführt.

Der -Drosselkörper 50 bildet mit. den Radialspielen 52, 58, der Drosselbohrung βθ und der Rückführfeder 5^· ein Zeit-Wegglied, dessen Funktion in den Schaubildern nach den Figuren 2 bis k verdeutlicht ist. In diesen Schaubildern ist jeweils der "Verlauf des Ventilnadelhubes mit voll ausgezogenen Linien h und der Verlauf der Auslenkung des Drosselkörpers 50 mit gestrichelten Linien a über der Zeit t dargestellt. In allen drei .Schaubildern liegt die in Figur 1 gezeigte Schließlage der Ventilnadel 12 und die erste Endstellung des Drosselkörpers 50 in der Zeitachse t.

Zum Zeitpunkt t₁ (Figur 2) soll der Schließhub der Ventilnadel 12 beginnen, bei welchem der Drosselkörper 50.aus der ersten Endstellung Ei in die zweite Endstellung E geschoben wird. Der Drosselkörper 50 legt dabei einen Weg a zurück, der, wie bereits erwähnt, etwas kleiner als der Gesamthub h der Ventilnadel 12 ist. Der Schließhub ist zum Zeitpunkt t2 beendet. Von da ab beginnt sich der Drosselkörper 50 unter dem Einfluß der Rückführfeder 5^ mit einer vor-

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gegebenen Geschwindigkeit zurückzubewegen, welche sich im Schaubild als Winkel JC darstellt.

Zum Zeitpunkt t soll ein neuer Öffnungshub der Ventilnadel 12 beginnen. Wenn, wie in -Figur 2 dargestellt, zum Zeitpunkt ~fc der Drosselkörper 50 seine erste Endstellung noch nicht wieder erreicht hat, wird er mit annähernd der ■ gleichen Geschwindigkeit- wie die Ventilnadel 12 in diese Endstellung zurückgeführt. Er erreicht dann die erste, in Figur 1 dargestellte Endstellung E zum Zeitpunkt t^. Voa da ab wird der Drosselkörper 50 durch die Anschlagschulter an einer weiteren Bewegung in Öffnungsrichtung der Ventilnadel 12 gehindert, wodurch die beschriebene Dämpfung wieder wirksam wird. Im Schaubild ist dies dadurch erkennbar, daß der Hubverlauf im Zeitpunkt t. einen Knickpunkt K hat. Vom Zeitpunkt t. wird die Ventilnadel 12 mit gedämpfter, d.h. mit verringerter Geschwindigkeit, in die Hubendstellung überführt, worauf sich das beschriebene Spiel wiederholt.

In den Figuren 3 und h ist veranschaulicht, daß sich die Dämpfungswirkung der beschriebenen Mittel den verschiedenen Betriebszustanden der Brennkraftmaschine . selbsttätig anpaßt. In Figur 3 läuft die Brennkraftmaschine mit geringer Drehzahl und geringer Belastung, so daß der Drosselkörper 50?seine erste Endstellung bereits vor Beginn des nächsten Öffnungshubes erreicht. In diesem Fall ist die Dämpfung über den gesamten nächsten Öffnungshub der Ventilnadel· 12 wirksam. In Figur k ist ein Betriebszustand dargestellt, bei welchem die Brennkraftmaschine mit hoher Drehzahl und unter großer Belastung läuft bei welcher sich auch ein großer Ventilnadelhub einstellt. In diesem Fall beginnt der nächste Öffnungshub, bevor der

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Drosselkörper 50 in 3eine erste End'stellung zurückgelaufen ist. Der Knickpunkt K des Hübverlaufs h der Ventilnadel· 12 ist noch weiter gegen das Hubende hin gerückt,- als beim Betriebszustand nach Figur 2, so daß auch ein geringerer Teil der Öffnungsbewegung der Ventilnadel 12 gedämpft wird. Die Figur k m.acht auch deutlich, daß der Knickpunkt K umso weiter gegen das'Öffnungshubende der Ventilnadel 12
rückt, je schneller die Einspritzvorgänge aufeinanderfolgen und je größer der Ventilnadelhub ist.

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Leerseite -

Claims

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 1

Ansprüche · ■

\J Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen,.mit einem

üsenkörper, in welchem eine schließfederbelastete Ventilnadel v.er schiebbar gelagert und ein mit einer Kraftstoff zuleitung verbundener Druckraum gebildet' ist, der die Ventilnadel im Bereich einer Druckschulter" umgibt,- an welcher der Kraftstoffdruck eine die Ventilnadel entgegen der Kraftstoffströmung in Öffnungsrichtung verschiebende Kraft hervorruft, und ferner mit Mitteln, welche die Öffnungshubbewegung der ' · Ventilnadel dämpfen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Einmündung der Kraftstoffzuleitung (38) in den Druckraum (36, U6) und der Druckschulter (22) der Ventilnadel (12) ein Drosselkörper (50) angeordnet ist, welcher beim öffnungshub der Ventilnadel (12) den Kraftstoff-Zustrom zur Druckschulter (22) drosselt und beim Schließhub der Ventilnadel (12) das in umgekehrter Richtung zu verdrängte Kraftstoffvolumen unverzögert zurückströmen läßt.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet;, iaß der Drosselkörper (50) auf der Ventilnadel (12) verschiebbar gelagert und durch.eine Rückführfeder (5¹O gegen eine der Druckschulter (22) der Ventilnadel (12) vorgelagerte gehäusefeste Anschlagschulter (56) gedrückt ist, und daß zur Druckschulter (22) der Ventilnadel (12) mindestens sin ventilloser Drosselspalt (52, 58, βθ) führt.

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3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselspalt durch das Radialspiel (52) zwischen Drosselkörper (50).und Ventilnadel (12) gebildet ist.
k. Einspritzdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselspalt bzw. ein weiterer Drosselspalt durch eine Drosselbohrung (6o) im Drosselkörper (50) gebildet ist... ·
5. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (12) eine zweite Druckschulter (26) hat, auf welche der Kraftstoffdruck im Druckraum (36) un- · gedrosselt einwirkt. '
6. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführfeder (5*0 des Drosselkörpers (50) und die Drosselspalte ·(52, 58, 60) so bemessen bzw. so aufeinander-"abgestimmt sind, daß zumindest im höheren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ein folgender Öffnungshub der Ventilnadel (12) schon beginnt-, bevor der Drosselkörper (50) bei seiner Rückführbewegung an der gehäusefesten Anschlagschulter (56) zur Anlage kommt.