DE3500415A1 - Kraftstoff-einspritzduese - Google Patents

Description

Henkel, Feiler, Hänzel & Partner

f..

LUCAS INDUSTRIES Birmingham, England Ano":e/

Zuge'a:·:?-' e vwvete: .o^r Euror-ά '."."!P""! Pa'.e-f'ta-N

D' ρτ· G He-'» Qr 'P' rat L ^P&.^;e' Οίο.-!".y W !-ö^rre" Dip -mg D Ko?rnar>^r-

Mohistfa'-e 37 D-8000 München 80

Tel 089/982085-87 Telex 529802 hnki ei Telefax (Gr 2-3, 089/9814 26

8. Januar 1985 Hz/ly 30285T

Kraftstoff-Einspritzdüse

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzdüse zur Speisung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff, mit einem in einer Bohrung verschiebbar geführten Ventilglied, einem am einen Ende der Bohrung festgelegten Ventil-Sitz, mit dem das Ventilglied aufgrund seiner Form zusammenwirkt, einem das Ventilglied in Anlage an den Sitz vorbelasteten elastischen Mittel, einem vom genannten Ende der Bohrung ausgehenden Auslaß, einer am Ventilglied ausgebildeten Stufe (Schulter), einer von einem Düsen-Einlaß ausgehenden Leitung, über welche der Druck des dem Einlaß zugeführten Kraftstoffs die Stufe beaufschlagen kann, um das Ventilglied von seinem Sitz abzuheben und den Kraftstoff über den Auslaß ausströmen zu lassen, einer Kammer, welche das elastische Mittel aufnimmt und in die das vom Sitz abgewandte Ende des Ventilglieds hineinragt, und einem von der Kammer abgehenden Ablaß. (

^^ Derartige Einspritzdüsen sind allgemein als "einwärts öffnende" Einspritzdüsen bekannt. Um den derzeit in zahlreichen Ländern geltenden Emissionsschutzgesetzen zu genügen und den Kraftstoffverbrauch möglichst weitgehend zu senken, ist es nötig, den Augenblick der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine (genau) zu steuern; für eine solche genaue Steuerung muß es bekannt sein, wann das Ventilglied von seinem Sitz abhebt. Es sind verschiedene Einspritzdüsen bekannt, die auf die Bewegung oder Verschiebung des Ventilglieds ansprechende Einrichtungen zur Lieferung des gewünschten Signals aufweisen. In manchen Fällen wird dabei die Leistung der Einspritzdüse durch die erforderlichen Zusatzbauteile beeinträchtigt. Eine Einspritzdüse, deren Leistung durch die an ihr vorgenommenen Abwandlungen nicht beeinträchtigt wird, ist in der GB-PS 1 586 254 beschrieben. Bei dieser Konstruktion bilden das elastische Mittel in Form einer

Schraubenfeder, welche das Ventilglied elektrisch mit einem Anschluß an der Außenseite des Düsenkörpers verbindet, sowie das Ventilglied und sein Ventil-Sitz einen einfachen elektrischen Schalter, der öffnet, wenn das Ventilglied von seinem Sitz abhebt. Dabei wird der dünne Kraftstoff-Film im Arbeitszwischenraum zwischen der Bohrungswand und dem Ventilglied zur Isolierung des letzteren, wenn dieses vom Sitz abhebt, herangezogen. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Maßnahme nicht voll zufriedenstellend ist; aus diesem Grund wurde bereits ein Isolierüberzug an der Bohrungswand oder am Ventilglied vorgesehen. Die Anordnung eines solchen Überzugs trägt aber zu den Fertigungskosten für die Einspritzdüse bei.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kraftstoff-Einspritzdüse der angegebenen Art, welche bei einfacher und zweckmäßiger Bauweise das gewünschte Signal sicher zu liefern vermag.

Diese Aufgabe wird bei einer Einspritzdüse der angegebenen Art erfindungsgemäß gelöst durch eine auf die in der Kammer beim Abheben des Ventilglieds von seinem Sitz stattfindende Verdrängung des Kraftstoffs ansprechende Fühlvorrichtung.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Kraftstoff-Einspritzdüse anhand der beigefügten Zeichnung, welche die erfindungsgemäße Einspritzdüse im Schnitt veranschaulicht, näher beschrieben.

Gemäß der Zeichnung weist die Einspritzdüse einen Düsenkörper 10 einer abgestuft zylindrischen Form auf, in welchem eine ein Ventilglied 12 aufnehmende Bohrung 11 ausgebildet ist. Unter Druck stehender, über eine Leitung 13 zugeführter Kraftstoff kann das Ventilglied

35Ö0415

12 beaufschlagen und es von seinem Ventil-Sitz abheben, um den Kraftstoff in an sich bekannter Weise über einen Auslaß (Düse) austreten zu lassen.

Das Ventilglied 12 setzt sich vom Ende der Bohrung in einem Fortsatz 14 verkleinerten Durchmessers fort. Der Düsenkörper ist an einem im wesentlichen zylindrischen Halter 15 mittels einer Überwurfmutter 16 befestigt, durch deren Basis- oder Bodenwand sich der Düsenkörper erstreckt. Überwurfmutter und Halter sind mit komplementären Gewindegängen versehen. Der Halter 15 enthält einen Kraftstoff-Einlaß 17, der über eine Leitung 18 und eine in einem Anschlagglied 20 ausgebildete Verbindungsleitung 19 mit der Leitung 13 kommuniziert.

Im Halter 15 ist eine Kammer 21 ausgebildet, in welche * der Fortsatz 14 des Ventilglieds hineinragt. Auf dem Fortsatz 14 ist ein Federteller 22 montiert, der als ^c

Anlage für eine Schrauben-üruckfeder 24 dient _f deren anderes Ende sich am Ende der Kammer 21 abstützt. Mit der Kammer 21 steht eine Kraftstoff-Ablaß- oder -Leckleitung 25 in Verbindung, über welche zwischen dem Ventilglied und der Bohrungswand austretender Kraftstoff aus der Kammer entweichen kann. Im Betrieb ist die Kammer 21 mit Kraftstoff gefüllt.

Wenn im Betrieb unter Druck stehender Kraftstoff zum Einlaß 17 geliefert wird, beaufschlagt der Kraftstoffdruck das Ventilglied; bei einem ausreichend hohen Druck hebt das Ventilglied von seinem Sitz ab, so daß Kraftstoff aus dem Auslaß ausströmen kann. Die Größe der Verschiebung des Ventilglieds gegen die Wirkung d_er Druckfeder 24 wird durch seine Anlage gegen einen einwärts gerichteten Abschnitt der Stirnfläche des Anschlagglieds 20 begrenzt. Wenn das Ventilglied 12

vom Sitz abhebt, findet eine Verdrängung von Kraftstoff in die Kammer 21 und demzufolge auch eine Verdrängung von Kraftstoff durch die Leitung 25 statt. 5

Der Federteller 22 besitzt einen größeren Durchmesser als das Ventilglied 12, und er weist aus konstruktiven Erwägungen ein. kleines Arbeitsspiel (Zwischenraum) zur Wand der Kammer 21 auf, so daß er entsprechend einem Kolben wirkt. Der Teil 21A der Kammer 21 erfährt eine Volumenvergrößerung, wenn sich das Ventilglied in die Offenstellung verschiebt, wobei der in diesem Teil herrschende Druck abfällt. Wenn sich das Ventilglied 12 an seinen Sitz anlegt, ist der im Kammer-Teil 21A herrschende Druck anzusteigen bestrebt.

Die Druckänderung im Kammer-Teil 21A wird nun für die Betätigung einer allgemein mit 26 bezeichneten Fühlvorrichtung genutzt, die ein elektrisches Signal zu

*® erzeugen vermag, welches das Abheben des Ventilglieds von seinem Sitz anzeigt. Die Fühlvorrichtung 2 6 umfaßt einen federbelasteten Metall-Kolben 27, der in einem in einem napfförmigen Element 29 ausgebildeten Zylinder 28 verschiebbar geführt ist. Das Element 29 ist aus Metall hergestellt und weist ein an ihm angeformtes Anschlußglied 30 auf. Das Element 29 ist in einem elektrisch isolierenden Gehäuse 31 festgelegt, das eine im wesentlichen zylindrische Form besitzt und an seinem offenen Ende einen Flansch aufweist, der an

^O einem hohlen, mit Gewinde versehenen Halteteil 32 anliegt, der seinerseits das Gehäuse 31 gegen die Bodenwand oder Sohle einer Ausnehmung im Halter 15 hält. Die Bauteile sind so dimensioniert, daß zwischen dem Ende des napfförmigen Elements 29 und der Sohle der Ausnehmung ein Zwischenraum vorhanden ist. In der Sohle der Ausnehmung befindet sich eine mit der Leitung 25 kommunizierende Öffnung. Der Kolben 27 ist durch

35ÖÖ415

eine Schrauben-Druckfeder, die auch eine elektrische Verbindung zwischen dem Kolben und dem Element 29 herstellt, in Berührung mit der Bodenwand oder Sohle (der 5

Ausnehmung) vorbelastet. Der die Feder aufnehmende Abschnitt des Zylinders 28 steht über eine Leitung 33 mit dem Kammer-Teil 2IA in Verbindung, so daß der Kolben 27 dem bei einer Verschiebung des Ventilglieds auftretenden, auf gegenüberliegenden Seiten des Federtellers 22 herrschenden Druckunterschied oder Wirkdruck ausgesetzt ist.

Die Anordnung ist so getroffen, daß beim Öffnen (Abheben) des Ventilglieds 12 der Kolben 27 sich von der

Sohle der Ausnehmung hinweg verschiebt und damit die elektrische Verbindung zwischen dem Anschlußglied 30 und dem Halter 15 unterbricht; hierdurch wird eine Anzeige für das Abheben des Ventilglieds von seinem Sitz geliefert. Durch die Anordnung der Fühlvorrich-

*^ tung 26 und ihrer Kraftstoff-Anschlüsse wird die Gefahr für Kavitation des Kraftstoffs im Teil 21A der Kammer 21 vermindert. Ersichtlicherweise kann der Kolben 27 z.B. durch eine Membran ersetzt werden, die einen elektrischen Kontakt tragen und damit auf dieselbe Weise

^° wie der Kolben wirken kann.

In einer Abwandlung ist eine Drossel in die Leitung 25 stromab ihres Anschlusses an die genannte Öffnung eingebaut. Die Wirkungsweise der Drossel besteht in ° einer Vergrößerung oder Verstärkung des Druckanstiegs im Hauptteil der Kammer 21 beim Abheben des Ventilglieds 12 von seinem Sitz. Der Kolben 27 wird dabei mit einem größeren Wirkdruck als bei der dargestellten Ausführungsform beaufschlagt.

In anderer Abwandlung wird die Leitung 25 weggelassen, während die Öffnung in der Bodenwand oder Sohle der

Ausnehmung weiterhin mit der Kammer 21 in Verbindung steht. Eine Leckleitung ist dabei im Anschlußglied

30 ausgebildet oder kann von der Leitung 33 abgehen. 5

In weiterer Abwandlung wird die Leitung 33 weggelassen, und es wird eine Drossel in der Leitung 25 vorgesehen. In diesem Fall wird der Kolben nur durch den Druckanstieg im Hauptteil der Kammer beeinflußt, wobei der *0 die Druckfeder enthaltende Abschnitt des Zylinders möglicherweise zur Außenseite der Einspritzdüse hin entlüftet sein muß.

In noch weiterer Abwandlung werden die Leitung 33 und die Leitung 25 weggelassen, während die genannte Öffnung weiterhin mit dem Hauptteil der Kammer 21 in Verbindung steht, und es wird eine Leitung oder ein Durchgang im Anschlußglied 30 vorgesehen. Der Kolben 27 ist in diesem Fall mit lockerem Sitz (weiter Passung) in den Zylinder 28 eingesetzt, so daß Leck-Kraftstoff vorbeiströmen kann. Hierbei ist der Kolben nur dem Druckanstieg im Hauptteil der Kammer 21 ausgesetzt.

Es hat sich gezeigt, daß die Zeit, die der Kolben 27 für die Verschiebung über seinen zulässigen Hub benötigt, der Verschiebungsgeschwindigkeit des Ventilglieds 12 proportional ist. Durch Anordnung eines Kontaktglieds, mit dem der Kolben am Ende seines Hubs in Berührung kommt, kann somit ein das Abheben des Ventilglieds angebendes Signal erzeugt werden.

Claims (10)

1. ■;-v": - f

   3'50'Ö415

   Patentansprüche

   l.j Kraftstoff-Einspritzdüse zur Speisung einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff, mit einem in einer Bohrung verschiebbar geführten Ventilglied, einem am einen Ende der Bohrung festgelegten Ventil-Sitz, mit dem das Ventilglied aufgrund seiner Form zusammenwirkt, einem das Ventilglied in Anlage an den Sitz vorbelasteten elastischen Mittel, einem vom genannten Ende der Bohrung ausgehenden Auslaß, einer am Ventilglied ausgebildeten Stufe (Schulter), einer von einem Düsen-Einlaß ausgehenden Leitung, über welche der Druck des dem Einlaß zugeführten Kraftstoffs die Stufe beaufschlagen kann, um das Ventilglied von seinem Sitz abzuheben und den Kraftstoff über den Auslaß ausströmen zu lassen, einer Kammer, welche das elastische Mittel aufnimmt und in die das vom Sitz abgewandte Ende des Ventilglieds hineinragt, und einem von der Kammer abgehenden Ablaß, gekennzeichnet durch eine auf die in der Kammer (21) beim Abheben des Ventilglieds

   (12) von seinem Sitz stattfindende Verdrängung des Kraftstoffs ansprechende Fühlvorrichtung (26).
2. 2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlvorrichtung (26) einen federbelasteten Kolben (27) aufweist, der auf die in der Kammer (21) bei Verschiebung des Ventilglieds (12) erzeugten Drücke anspricht.
3. 3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Kammer (21) am genannten Ende des Ventilglieds (12) ein Federteller (22) angebracht ist, der (an seinem Umfang) einen

   geringen Abstand zur Kammerinnenwand besitzt, daß eine Öffnung mit einem ersten Teil der Kammer an der vom Ventilglied abgewandten Seite des Federtellers kommuniziert, daß der Kolben (27) in einem Zylinder verschiebbar geführt ist, daß die Öffnung in das eine Ende des Zylinders mündet und daß eine Leitung vorgesehen ist, über welche ein zweiter Teil der Kammer (21) an der anderen Seite des Federtellers (22) am Ventilglied mit dem anderen Ende des Zylinders in Verbindung steht, so daß der Kolben dem Druckunterschied bzw. Wirkdruck zwischen den beiden Kammerteilen ausgesetzt ist.
4. 4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaß vom ersten Teil der Kammer (21) abgeht.
5. 5. Einspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Ablaß eine Drossel vorgesehen ist.
6. 6. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaß mit dem zweiten Kammerteil kommuniziert und vom anderen Ende des Zylinders abgeht.
7. 7. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben in einem Zylinder verschiebbar geführt ist und daß eine mit der Kammer kommunizierende und in das eine Ende des Zylinders mündende Öffnung vorgesehen ist, so daß ein Druckanstieg in der Kammer eine Verschiebung des Kolbens gegen die Kraft seiner Feder zur Folge hat.
8. 8.. Einspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Zylinders entlüftet ist und daß im Ablaß eine Drossel angeordnet ist.
9. 9. Einspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mit losem Sitz bzw. mit Spiel im Zylinder geführt ist und daß der Ablaß von der Kammer durch den Zwischenraum zwischen dem Kolben und der Zylinder(innen)wand sowie eine vom anderen Ende des Zylinders abgehende Ablaßleitung gebildet ist.
10. 10. Einspritzdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder in einem Metallteil festgelegt ist, daß ein Mittel zur Halterung des Metallteils unter elektrischer Isolierung von einem die Kammer festlegenden Metallkörper sowie ein mit dem Metallteil verbundener elektrischer Anschluß vorgesehen sind, daß der Kolben aus Metall hergestellt ist und seine Feder eine elektrische Verbindung zwischen dem Metallteil und dem Metallkörper herstellt und daß die elektrische Verbindung durch Verschiebung des Kolbens gegen die Kraft seiner Feder aufgrund einer Verschiebung des Ventilglieds von seinem Sitz hinweg unterbrechbar ist.