DE3342213A1 - Kraftstoffeinspritzduese - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse vom sich nach außen öffnenden Typ. Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper mit einer Bohrung, in der der Schaft eines mit einem Kopf versehenen Ventilelements gleitverschieblich geführt ist. Der Kopf des Ventilelements ist mittels einer Feder gegen einen zugeordneten Ventilsitz vorgespannt, um zu verhindern, daß Kraftstoff von einem mit dem Düseneinlaß verbundenen Kraftstoffeinlaß zu einer Auslaßöffnung fließt. Ein Einsatz mit einer Schürze, welche an dem Düsenkörper anliegt, definiert eine geschlossene Kammer. Der Ventilschaft bildet einen Teil der Wand dieser Kammer, und das Volumen der Kammer wird erhöht, wenn sich das Ventilelement in seine Offenstellung bewegt, wodurch eine Rückhalte- bzw. Bremskraft auf das Ventilelement ausgeübt wird, die zusätzlich zu der von der Feder ausgeübten Kraft wirksam wird.

Description

HOEGER₁ STELt-RBCHT* &-PÄRTNER« « , ~ ~ λ

PATENTANWÄLTE

UHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7000 STUTTGART 1

Ä 45 869 b Anmelder: Lucas Industries

k - 176 Great King Street

21» November 1983 Birmingham B19,

Großbritannien

Kraftstoffeinspritzdüse

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse des sich nach außen öffnenden Typs zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine, mit einer Ventilanordnung/ welche einen Grundkörper aufweist, der eine Auslaßöffnung definiert, mit einer bis zu der Äuslaßöffnung reichenden Bohrung in dem Grundkörper, mit einem mit der Bohrung in Verbindung stehenden Kraf tstoffeinlaß, der mit einem Düseneinlaß in Verbindung steht, welcher im Betrieb mit dem Auslaß einer Hochdruck-Kraftstoff quelle in Verbindung steht, mit einem der Steuerung des Kraftstoffflußes zwischen dem Düseneinlaß und der Auslaßöffnung dienenden Ventilelement, welches einen in der -Bohrung angeordneten Schaft aufweist, welcher einen Kopf trägt, der in der Ausgangsöffnung angeordnet und zum Zusammenwirken mit einem Ventilsitz ausgebildet ist, welcher am übergang von der Bohrung zu der Auslaßöffnung vorgesehen ist, und mit auf das Ventilelement einwirkenden Federmitteln zum Vorspannen des Kopfes gegen den Ventilsitz mit einer vorgegebenen Vorspannkraft.

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Bei bekannten Ausführungsformen derartiger Düsen ist die Ventilanordnung in einem Gehäuse angeordnet, welches einen Hohlraum definiert, in welchen sich der Düseneinlaß öffnet. Dabei nimmt der Hohlraum eine Feder auf, welche die Federmittel bildet, während das vom Kopf abgewandte Ende des Schaftes des Ventilelements im Inneren des Hohlraums frei liegt.Wenn dem Hohlraum bzw. der Kammer nunmehr unter Druck stehender Kraftstoff zugeführt wird, dann wirkt der Kraftstoffdruck auf die frei liegende Fläche des Schaftes des Ventil- " elementes ein, wodurch der Ventilkopf von seinem Sitz abgehoben wird. Sobald der Ventilkopf etwas von seinem Sitz abgehoben ist, wirkt der Kraftstoffdruck zusätzlich auf den ringförmigen Bereich ein, der vom Ventilkopf dargeboten wird, wobei dieser ringförmige Bereich diejenige Fläche ist, die außerhalb einer Projektion der Fläche der Bohrung liegt. Aufgrund der beschriebenen Zusammenhänge hat das Ventilelement die Tendenz, sich entgegen der Vorspannkraft der Feder schnell und vollständig in seine Offenstellung zu bewegen, mit der Folge, daß eine spezielle Formgebung für den Ventilkopf und die Wand im Bereich der Auslaßöffnung und/oder jede spezielle Anordnung von Kraftstofföffnungen in der Wand der Öffnung mit dem Ziel einer allmählichen Vergrößerung des für den Kraftstoff verfügbaren Strömungsquerschnitts weitgehend unwirksam wird.

Es bestünde zur Lösung der aufgezeigten Probleme grundsätzlich die Möglichkeit, eine stärkere Feder einzubauen. Dem stehen aber praktische Schwierigkeiten

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entgegen, da entsprechend starke Federn mit geringen Einbaumaßen nicht ohne weiteres verfügbar sind.

Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Freigabe des für den Kraftstoff verfügbaren Strömungsquerschnitts an der Auslaßöffnung in einfacher und zuverlässiger Form gesteuert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Kammer vorgesehen ist, deren Wand teilweise durch den Schaft des Ventilelements gebildet ist und deren Volumen bei einer Bewegung des Ventilelements aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung derart vergrößerbar ist, daß auf das Ventilelement eine zusätzlich zu der Vorspannkraft der Federmittel wirksame Rückhaltekraft ausübbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen von Kraftstoffeinspritzdüsen gemäß der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigen:

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Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste

bevorzugte Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 abgewandelte Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ebenfalls abgewandelte Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der Erfindung, und

Fig. 5 eine ausgehend von dem-.Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 weiter abgewandelte Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der Erfindung.

Im.einzelnen zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einspritzdüse mit einer Ventilanordnung 10, zu der ein mit einem Flansch versehener Grundkörper 11 gehört, welcher eine.tAuslaßÖffnung 12 definiert, die am freien Ende einer Bohrung 13 liegt.· Der die Auslaßöffnung umgebende Wandbereich ist kreiszylindrisch,während das

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Verbindungsstück zwischen der Bohrung 13 und der Auslaßöffnung 12 einen kegelstumpfförmigen Ventilsitz 14 bildet,,

Der Flansch 15 des Grundkörpers 11 ist mit einem Kraftstoffeinlaß 16 versehen, welcher bis zu der Bohrung reicht. Der Flansch 15 liegt an einer Stirnwand 17 eines becherförmigen Gehäuseteils 18 an. Die Stirnwand 17 ist mit einer Öffnung versehen, durch die der Grundkörper 11 hindurchgreift. Der Gehäuseteil 18 ist mit einem Außengewinde versehen, so daß die Einspritzdüse in ein dazu komplementäres Innengewinde ■■ im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingeschraubt werden kann, derart, daß der Grundkörper 11 durch ein Teilstück verringerten Durchmessers der Zylinderkopfbohrung in einen Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine hineinragen kann. Der Gehäuseteil 18 besitzt außerdem ein Innengewinde, mit itfelchem ein Einsatz 19 verschraubt ist, der eine Schürze 20 aufweist, die dichtend an dem Flansch 15 anliegt. Das offene Ende., des Gehäuseteils 18 ist mittels eines Stopfens 21 verschlossen, der einen Einlaß 22 für die Einspritzdüse definiert, wobei dieser Einlaß 22 über einen Kanal, mit einer Nut 23 in Verbindung steht, die in dem von der Schürze 20 abgewandten Ende des Einsatzes 19 vorgesehen ist. Die Nut 23 steht über eine Längsnut 24 in der Mantelfläche der Schürze 20 mit dem Kraftstoff einlaß 16 in Verbindung.

Der. Einsatz 19 ist ferner mit einem Kanal 25 versehen, in dem ein federbelastetes Rückschlagventil 26 angeordet ist und der mit einer Kammer 27 in Verbindung

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steht, die einerseits durch die Innenwand des Einsatzes 19 und seiner Schürze 20 und andererseits durch die Außenfläche des Grundkörpers 11 der Ventilanordnung begrenzt wird.

Die Ventilanordnung umfasst ferner ein Ventilelement mit einem Schaft 28/. dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 13, mit Ausnahme eines verdickten Bereichs 19 und eines zylindrischen Teilstücks 30. Diese beiden Elemente wirken mit der Wand der Bohrung 13 zusammen, um das Ventilelement zu führen. Dabei ragt das zylindrische Teilstück 30 über die Bohrung 13 hinaus und ist mit einer der Abstützung einer Feder 33 dienenden Buchse 31 gekuppelt, welche an dem Schaft 28 mit Hilfe eines Sicherungselementes 32 festgelegt ist. Das andere Ende der Feder 33 stützt .sich an dem Flansch 15 ab.

Das Ventilelement besitzt außerdem einen Kopf 34, dessen Durchmesser im allgemeinen größer ist als derjenige der Bohrung 13. Der Kopf 34 besitzt einen ersten Teil 35, der kegelstumpfförmig ausgebildet ist und dessen Konuswinkel geringfügig größer als derjenige des Sitzes 14 ist. Der erste Teil 35 geht in einen zweiten konischen Teil 36 über, dessen Konuswinkel deutlich kleiner ist als derjenige des Teils 35. Der Teil 36 geht dann in einen kreiszylindrischen Teil 37 über, welcher einen engen ringförmigen Zwischenraum bezüglich der Wand der Auslaßöffnung 12 definiert.

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Wie vorstehend erwähnt, reicht der Kraftstoffeinlaß 16 bis zu der Bohrung 13, und zwar in einem Bereich, der zwischen den Elementen 29 und 30 des Ventilschaftes 2c liegt. Weiterhin ist das zylindrische Teilstück 30 mit einer schrägen Nut 38 bzw. einer Bohrung versehen. Die Nut 38 bzw. die Bohrung steht mit der Bohrung 13 in Verbindung und reicht bei der in der Zeichnung gezeigt? α Schließstellung des Ventilelements etwas über ein jenseits des Flansches 15 liegendes rohrförmiges Teilstück des Grundkörpers 11 hinaus. Die Nut 38 steht folglich in der Schließstellung des Ventilelements in Verbindung mit der Kammer 27.

Wenn dem Düseneinlaß 22 im Betrieb unter Druck stehender Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführt wird, dann gelangt der Kraftstoff über die quer liegende Nut 23 und die Längsnut 24 zum Kraftstoffeinlaß 16. Von dort fließt der Kraftstoff über die schräge Nut 38 in die Kammer 27. Außerdem fließt ein Teil des Kraftstoffs, an dem. verdickten Teilstück 29, welches an seiner Mantelfläche mit mindestens einer Rinne oder dergleichen., versehen.ist, zum Ventilkopf 34. Dies hat zur Folge, daß der Kraftstoffdruck auf das Ende des Schaftes 28 einwirkt, dessen Fläche zur Fläche der Bohrung 13 äquivalent ist und außerdem wegen der unterschiedlichen Konuswinkel des Sitzes 14 und des Teils 35 des Ventilkopfes auf einen ersten ringförmigen Bereich,der außerhalb einer Projektion der Fläche der Bohrung 13 liegt. Die vom Kraftstoff auf das Ventilelement ausgeübt Kraft hebt dieses entgegen der Federkaft der Feder 33 ab,

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wobei sofort eine zusätzlich Ringfläche des Ventilkopfes 34 dem unter Druck stehenden Kraftstoff ausgesetzt wird. Der Kraftstoff fließt folglich durch den ringförmigen Spalt zwischen der die .--öffnung 12 umgebenden Wand und dem zylindrischen Teil 37 des Ventilkopfes 34. Der Kraftstoff tritt als Sprühnebel in den Brennraum der zugehörigen Brennkraftmaschine ein. Bei der Bewegung des Ventilelements entgegen der Federkraft wird andererseits jedoch die Nut 38 durch den rohrförmigen Teil des Grundkörpers 11 der Ventilanordnung 10 verdeckt, was zur Folge hat, daß die Verbindung zwischen dem Kraftstoffeinlaß 16 und der Kammer unterbrochen wird, deren Volumen sich beim Abheben des Ventilsitzes von seinem Ventilsitz 14 vergrößert. Ein erster Effekt, der dabei auftritt, besteht darin, 'daß für den Kraftstoffdruck nur noch eine verringerte Fläche zur Verfügung steht, um darauf einzuwirken und den Ventilkopf weiterhin von seinem Ventilsitz 14 abzuheben. Zusätzlich bedeutet die Tatsache der Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Kraftstoffvorrat und der Kammer 27, daß der Druck in der Kammer 27 abfällt, wobei dieser verringerte, auf das Ende des Ventilelements einwirkende Druck die Kraft, mit der das Ventilelement von seinem Sitz abgehoben wird, weiter verringert. Im Ergebnis wird das Ventilelement folglich nur noch so weit von seinem Ventilsitz abgehoben, daß die Form des konischen Teils 36 bezüglich der Innenwand der Öffnung 12 einen erwünschten Effekt hinsichtlich der Änderung der Querschnittsfläche der Öffnung haben kann, durch

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die der Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine fließt.

Man sieht, daß das Rückschlagventil 26 geschlossen ist, während das Ventilelement seine Offenstellung einnimmt Das Rückschlagventil 26 dient dem Zweck, eine schnelle Rückkehr des Ventilelementes in die Schließstellung zu ermöglichen, wenn die Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffpumpe endet. Aufgrund des verringerten Druckes in der Kammer 27 ist es unvermeidlich, daß etwas Kraftstoff . längs des Arbeitsspaltes zwischen dem zylindrischen Teilstück 30 und der Wand der Bohrung 13 als Leckstrom in die Kammer 27 eintritt. Dieses zusätzliche Kraftstoffvolumen hat die Tendenz, die Rückkehr des Ventilelements in seine Schließstellung zu behindern. Aus diesem Grund ist das Rückschlagventil 26 vorgesehen, weLches öffnet, wenn der Druck am Düseneinlaß 22 abfällt, so daß eine im wesentlichen unbehinderte Rück- · kehrbewegung des Ventilkopfes 34 auf seinen Ventilsitz 14 ermöglicht wird.

In Fig. 1 ist der Hub des Ventilelementes, der vor dem Schließen.der schrägen Nut 38 erfolgt, als Strecke X2 eingezeichnet, während der Gesamthub des Ventilelements als Strecke X1 eingezeichnet ist, wobei der Gesamthub X1 durch den Abstand zwischen der Hülse 31 und dem rohrförmigen Teilstück des Grundkörpers 11 in der Schließstellung der Ventilanordnung 10 bestimmt wird.

Die In Fig. 2 gezeigte Einspritzdüse ist im wesentlichen ebenso aufgebaut wie die Einspritzdüse gemäß

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Fig. 1. Es finden sich jedoch zwei konstruktive unterschiede. Der erste Unterschied besteht darin, daß das Rückschlagventil 26 in Fig. 1 durch eine federbelastete Platte gebildet wird, während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eine Kugel 40 vorgesehen ist, die nicht federbelastet ist. Die Kugel 40 schließt den Kanal 25, wenn der. Kraftstoff druck am Düseneinlaß 22 ansteigt, und wird aufgrund der Druckdifferenz,während .das Ventilelement fortfährt, sich zu bewegen, in dieser Lage gehalten. Der zweite Unterschied -besteht darin, daß die schräge Nut 38 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 durch eine Ringnut 41 ersetzt ist, welche mit dem Kraftstoffeinlaß 16 in Verbindung steht. In der Praxis hat die Ringnut 41 dieselbe Wirkung wie die schräge Nut 38 beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 3 gezeigte Einspritzdüse ist im Inneren ebenso aufgebaut wie die Einspritzdüse gemäß Fig. 1. Ein Unterschied besteht jedoch darin, daß die Düse so aufgebaut ist, daß der Kraftstoff nicht über einen ringförmigen Spalt eingespritzt wird, sondern über ein oder mehrere Düsenöffnungen 42. Zu diesem Zweck ist der zylindrische Teil 43 des Ventilkopfes in axialer Richtung länger· als der zylindrische Teil 37 den Ventilkopfes der Einspritzdüse gemäß Fig. 1. Außerdem ist nur ein enger Arbeitsspalt zwischen dem zylindrischen Teil 37 und der Wand der Öffnung 12 vorgesehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß praktisch kaum Kraftstoff durch den Arbeitsspalt zwischen dem zylindrischen Teil 43 und der Wand der Öffnung 12 austreten kann.

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Der zylindrische Teil 43 dient jedoch der Steuerung des öffnens von in axialer Richtung im Abstand voneinander vorgesehenen Auslaßöffnungen 44, die in den Grundkörper 45 der Ventilanordnung gebohrt sind. Beim Abheben des Ventilkopfes 43 von seinem Sitz wird folglich zunächst eine Öffnung frei gegeben, über die der vom DüseneinlaB 22 zugeführte Kraftstoff eingespritzt wird. Bei einer weiteren Bewegung des Ventilelements wird dann eine weitere Öffnung frei gegeben. Auf diese Weise wird ein tief in den Brennraum vordringender Sprühstrahl erzeugt, was bei gewissen Brennkammertypen besonders erwünscht ist. Da gewährleistet sein muß, daß die Öffnungen 44 bezüglich der Brennkammer eine exakt vorgegebene Lage einnehmen, ist der Flansch der Ventilanordnung mit einem Zapfen 46 versehen, der in einen Längsschlitz in der Innenwand des unteren Gehäuseteils eingreift. Weiterhin ist der untere Gehäuseteil nicht mit einem Außengewinde versehen und wird in einer vorgegebenen Lage in einer Bohrung der Brennkraftmaschine festgeklemmt.

Was die schrägen Nuten 38 bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 3 anbelangt, so können diese auch als Öffnungen ausgebildet sein, um eine exaktere Steuerung der Öffnungsbewegung des Ventilelements zu ermöglichen. Außerdem, ist.es möglich, die Nuten 38 völlig weg zu lassen, so daß keinerlei Verbindung zwischen der Kammer 27 und dem Düseneinlaß besteht. Die Kammer 27 hat ein beträchtliches Volumen, wobei jedoch zu beachten ist,

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daß hierdurch in erster Linie verhindert werden soll, daß Kraftstoffdruck am Ventilschaft wirksam wird, um so das öffnen des Ventilelements zu fördern. In zweiter Linie soll der Bewegung des Ventilelements, sobald diese stattfindet, ein Bremseffekt entgegengesetzt werden. Wegenuder oben angesprochenen Leckprobleme kann es immer noch erfolderlich sein, ein Rückschlagventil vorzusehen, welches die Kammer, wenn der Kraftstoff druck nachlässt, mit dem Düseneinlaß verbindet. Man sieht jedoch, daß bei allen Ausführungsbeispielen der Druck in den verschiedenen Kanälen der Düse bei in seiner Schließstellung befindlichem Ventilelement gleich dem niedrigsten Druck am Düseneinlaß ist, wobei es in der Praxis üblich ist, den Druck in der Zuführleitung im Anschluß an eine Kraftstoffeinspritzung zu verringern, um ein schnelles Schließen des Ventilelements sicherzustellen. Betrachtet man nunmehr die Einspritzdüsen gemäß Fig. 4 und 5, dann wird deutlich, daß diese im wesentlichen ebenso aufgebaut sind wie die Einspritzdüsen gemäß Fig. 1 bis 3. Ein Unterschied besteht jedoch darin, daß die Kammer 49, welche die Feder 33 aufnimmt, erstens permanent in Verbindung mit dem Düseneinlaß 22 steht und daß außerdem der Kraftstoff einlaß 16 ständig in Verbindung mit der Kammer 49 steht.. Diese konstruktive Ausgestaltung kann auch bei konventionellen, sich nach außen öffnenden Kraftstoffeinspritzdüsen gefunden werden. Erfindungsgemäß ist. j.edoch zusätzlich der Ventilschaft über die Buchse 32 hinaus verlängert. Diese überstehende Teilstück ist

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mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet und bildet einen Kolben, der in einer in axialer Richtung beweglichen und mit einem äußeren Flansch versehene Buchse 51 gleiten kann. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 ist die Buähse 51 mittels einer Feder 22 in Richtung auf die Ventilanordnung der Einspritzdüse vorgespannt und liegt an einem Anschlag 53A an, der durch ein zum Einsatz 19 der zuerst erläuterten Ausführungsbeispiele äquivalentes Bauteil gebildet wird. Weiterhin ist ein Ventilelement 53 vorgesehen, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung in der Buchse 51, und welches mit einem umlaufenden Flansch versehen ist, auf welchen eine Feder 54 einwirkt. Der Flansch des Ventilelements 53 kann die Stirnfläche der Buchse 51 erfassen, um das Einfließen von Kraftstoff- in die Bohrung der Buchse 51 zu verhindern. Diese Bohrung bildet zusammen mit dem Kolben 50 eine Kammer, deren Volumen zunimmt, wenn sich das Hauptventilelement der Einspritzdüse von seinem Sitz wegbewegt, wie dies noch erläutert werden wird. In der in Fig. 4 gezeigten Ruhestellung wird das Ventilelement 53 von den Kolben 50 in eine solche Lage angehoben, daß sich ein schmaler Spalt X2 zwischen dem Flansch des Ventilelements 53 und der Buchse 51 ergibt. Wenn dem Düseneinlaß 22 der Einspritzdüse unter Druck stehender Kraftstoff zugeführt wird, dann wirkt dieser Druck auf den Ventilschaft ein und außerdem auf den ringförmigen Bereich des Kopfes, wie dies in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erläutert wurde, so daß sich das Ventilelement entgegen der Wirkung der

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Feder 33 bewegt. Während dieser Bewegung verringert sich die Höhe, des Spalts X2, bis der Flansch dichtend an der Buchse anliegt. Sobald dies eintritt, kann der Kammer in Inneren der Buchse 51 kein Kraftstoff mehr zugeführt werden, so daß nicht nur verhindert wird, daß der Kraftstoffdruck auf der Fläche des Ventilschaftes wirksam wird, sondern eine Rückhaltekraft geschaffen wird, da das Volumen der nunmehr abgedichteten Kammer zunimmt. Wenn die Kraftstoffzufuhr am Düseneinlaß endet, kehrt auch das Ventilelement in seine Schließstellung zurück, wobei eine axiale Bewegung des Ventilelements 53 und/oder der Buchse 51 erfolgen kann, um eine schnelle Rückkehr des Ventilelements in seine Schließstellung zu ermöglichen. Dabei wird vorausgesetzt, daß die Buchse 51 und das zugeordnete Ventilelement zwischen den Einspritzvorgängen unter der Wirkung der ihnen zugeordneten Federn 52,53 in ihre in der Zeichnung gezeigte Lage zurückkehren. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Druck in der Kammer bis auf den Restdruck am Düseneinlaß 22 abgebaut wird. Die Buchse 51 besitzt bezüglich der zugehörigen Öffnung im Anschlag 53A ein radiales Spiel, um Schwierigkeiten beim gegenseitigen Ausrichten dieser Elemente zu vermeiden.

In Fig. 5 ist ein geringfügig abgewandeltes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das zusätzliche Ventilelement 53 durch eine Kugel 55 ersetzt ist. Außerdem ist der Buchse 51 keine Feder zugeordnet. Die Kugel 55 ist jedoch mit Hilfe der Feder 54 derart gegen die Buchse 51

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vorgespannt, daß sie daran anliegt. Außerdem sieht man, daß der Kolben 50 geringfügig kürzer ist, so daß er die Kugel nicht berührt. Im Betrieb "schützt" die Kuge· 55 den Schaft des Ventilelements gegen den Kraftstoff druck, was zur Folge hat, daß das Ventilelement nur unter der Wirkung des Kraftstoffdruckes öffnen kann, der am konischen Teil des Ventilkopfes wirksam ist. Außerdem ist die Kammer, die durch den Kolben und die Buchse definiert wird, abgedichtet, nimmt jedoch beim Öffnen des Ventils im Volumen zu und wirkt somit der Bewegung des Ventilelements entgegen. Während der Rückkehrbewegung des Ventilelements auf seinen Sitz wird die der Vorspannungserzeugung für die Kugel 55 dienende Feder zusammengepresst und gestattet eine Bewegung der Kugel und/oder der Buchse, so daß eine Behinderung der Rückkehrbewegung des Ventilelementes vermieden wird. In den Zeitintervallen zwischen den Einspritzhüben stellt die Feder 54 sicher, daß der Druck des Kraftstoffs in der Kammer auf die Höhe des Restdrucks am Düseneinlaß abgebaut wird«

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Claims (1)

1. HOEGER, STELtRECHT STPÄRTNER _OO1O

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   21. November 1983 Birmingham B19, 2XF

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   Patentansorüche

   [1/ Kraftstoffeinspritzdüse des sich nach außen öffnenden Typs zum Zuführen von Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine, mit einer Ventilanordnung, welche einen Grundkörper aufweist, der eine Auslaßöffnung definiert, mit einer bis zu der Auslaßöffnung reichenden Bohrung in dem Grundkörper, mit einem mit der Bohrung in Verbindung stehenden Kraftstoffeinlaß, der mit einem Düseneinlaß in Verbindung steht, welcher im Betrieb mit dem Auslaß einer Hochdruck-Kraftstoffquelle in Verbindung steht, mit einem der Steuerung des Kraftstoffflußes zwischen dem Düseneinlaß und der Auslaßöffnung dienenden Ventilelement, welches einen in der Bohrung angeordneten Schaft aufweist,welcher einen Kopf trägt, der in der Ausgangsöffnung angeordnet und zum Zusammenwirken mit einem Ventilsitz ausgebildet ist, welcher am übergang von der Bohrung zu der Auslaßöffnung vorgesehen ist, und mit auf das Ventilelement einwirkenden Federmitteln zum Vorspannen des Kopfes gegen den Ventilsitz mit einer vorgegebenen Vorspannkraft, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kammer (27) vorgesehen

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   ist, deren Wand teilweise durch den Schaft (28) des Ventilelements gebildet ist und deren Volumen bei einer Bewegung des Ventilelements aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung derart vergrößerbar ist, daß auf das Ventilelement eine zusätzlich zu der Vorspannkraft der Federmittel (33) wirksame Rückhaltekraft ausübbar ist.

   2. Kraftstoffeinspitzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ventileinrichtungen (26; 40) vorgesehen sind, über die bei der Rückführung des Ventilelements durch die Federmittel (33) in die Schließstellung nach Beendigung der Kraftstoffeinspritzung durch die Düse ein Kraftstofffluß aus der Kammer (27) herbeiführbar ist.

   3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Verti!einrichtungen (26; 40.) in deren Offenstellung ein Kraftstofffluß aus der Kammer (27) zu dem Düseneinlaß (22) herbeiführbar ist.

   4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungskanaleinrichtungen (38; 41) vorgesehen sind, über die der Kammer (27) Kraftstoff von dem Düseneinlaß (22) zuführbar ist und die nach einem vorgegebenen Hub (X2) des Ventilelements in Richtung auf seine Offenstellung sperrbar sind.

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   5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanaleinrichtungen einen insbesondere nutförmigen Kanal (38, 41) in einem denselben Durchmesser wie die Bohrung

   . (13) aufweisenden Teilstück (30) des Schaftes (28) auf v/eisen, daß der zwischen diesem Teilstück (30) und dem Kopf (34) liegende Teil des Schaftes (28) im Inneren der Bohrung (13) einen Zwischenraum definiert, welcher mit dem Düseneinlaß (22) verbunden ist, daß der Kanal (38; 41) mit dem Zwischenraum in Verbindung steht und in der Schließstellung des Ventilelementes oberhalb des Endes der Bohrung (13) frei liegt und daß der Kanal (38; 41) bei der Bewegung des Ventilelementes in seine Offenstellung durch die Wand der Bohrung (13) sperrbar ist.

   6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (27) durch einen Einsatz (19) mit einer Schürze (20) definiert ist, welche dichtend an einen Flansch (15) des Grundkörpers (11) anlegbar ist, daß die Federmittel (33) in der Kammer (27) angeordnet sind und daß der Kraftstoffeinlaß (16) in dem Flansch (15) vorgesehen ist.

   ο Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem vom Kopf des Ventilelements abgewandten Ende des Schaftes eine als Kolben (50) wirkende Verlängerung vorgesehen ist,

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   daß eine Buchse (51) vorgesehen ist, welche den Kolben (50) gleitverschieblich aufnimmt, daß ein Ventilelement(53,55) vorgesehen ist, welches in axialer Richtung relativ zu der Buchse (51) beweglich ist und an dem vom Kopf des Ventilelements abgewandten Ende derselben vorgesehen ist, daß eine Feder (54) vorgesehen ist, mit deren Hilfe an dem Ventilelement(53,55) eine Vorspannung in Richtung auf die Buchse (51) erzeugbar ist, daß ein Anschlag (53a) zum Begrenzen der Bewegung der Buchse (51) vorgesehen ist und daß der Kolben (50), die Bohrung der Buchse (51) und das Ventilelement (53,55) wenn es an der Buchse (51) anliegt, die Kammer definieren (Fig. 4 und 5).

   8. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement als Kugel (55) ausgebildet ist.

   9. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Feder (52) vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Buchse (51) in Kontakt mit dem Anschlag (53a) vorspannbar ist und daß das Ventilelement (53) in der Schließstellung des Hauptventilelements in Eingriff mit dem Kolben (50) steht und von diesem außer Kontakt mit der Buchse (51) gehalten wird und daß das Ventilelement (53) nach einem vorgegebenen Hub (X2) des Hauptventilelements in seine Offenstellung dichtend an die Hülse (51) anlegbar ist (Fig. 4).

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