DE3611316A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritz
düse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Einspritzdüsen
dieser Gattung dienen der gezielten Voreinspritzung durch
Vorhubsteuerung zur Senkung des Verbrennungsgeräusches.
Bei einer bekannten Einspritzdüse der eingangs genannten
Gattung (DE-A1 27 11 902) ist der zweite Druckraum und
der Kolben, der nach einem Vorhub der Ventilnadel eine
zusätzliche Schließkraft auf diese ausübt, zwischen der
die Schließfeder aufnehmenden Kammer und dem Kraftstoff-
Anschlußstutzen im Haltekörper angeordnet. Der Kolben ist
mit einem Stößel fest verbunden, welcher durch die Schließ
feder hindurch bis auf das Vorhubmaß an ein Druckstück heran
geführt ist, über welches die Schließfeder auf die Ventil
nadel einwirkt. Diese Anordnung des zweiten Druckraumes und
des Kolbens bedingt eine axiale Verlängerung der Einspritz
düse gegenüber einer Ausführung ohne zusätzlichen Kol
ben zur Vorhubsteuerung. Außerdem sind die Istwerte
von Vorhub und Gesamthub von einer Vielzahl von Toleranzen
an verschiedenen Teilen der Einspritzdüse beeinflußt, so
daß die geforderte enge Tolerierung der Hübe einen er
höhten Fertigungsaufwand bedingt.
Ferner sind Einspritzdüsen für Vor- und Haupteinspritzung
bekannt (DE-A1 25 55 019), bei denen in der Zwischenschei
be vom Kraftstoff in Öffnungsrichtung der Ventilnadel be
aufschlagte stiftförmige Kolben verschiebbar gelagert sind,
welche während des Vorhubes der Ventilnadel der Schließ
feder entgegenwirken und am Ende des Vorhubs an gehäuse
festen Schultern abgefangen werden. Bei dieser Ausführung
muß die Schließfeder so stark bemessen sein, daß sie in
der Haupteinspritzphase die volle Schließkraft allein auf
bringt.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
daß für den Haltekörper und den Düsenkörper herkömmliche
Teile ohne jede Abänderung verwendet werden können und daß
die Einspritzdüse nicht oder nur unwesentlich gegenüber
einer herkömmlichen Ausführung ohne zusätzlichen Kolben
verlängert werden muß. Ferner sind bei der erfindungsge
mäßen Ausführung weniger Teile und Abmessungen für die
Größe des Vorhubs und des Gesamthubes der Ventilnadel maß
gebend als bei einer Einspritzdüse der gattungsmäßigen Art,
so daß die exakte Einhaltung der vorgeschriebenen Hubwer
te geringere fertigungstechnische Probleme als bei der
bekannten Ausführung aufwirft.
Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale sind
vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Haupt
anspruch möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die mit der Ventilnadel
zusammenarbeitende Anschlagschulter am zusätzlichen Kolben
gegenüber dessen mit dem ersten gehäusefesten Anschlag zu
sammenarbeitende Anschlagschulter um das Maß des Vorhubes
zurückversetzt ist. In diesem Falle kann die obere, ebene
Stirnseite des Düsenkörpers in einem Arbeitsgang mit der
ebenen, zapfenlosen oberen Stirnseite der in den Düsen
körper eingesteckten Ventilnadel mit einem Werkzeug in
einem Arbeitsgang fertigbearbeitet werden.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei
bung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt
durch das erste Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 vergrößert
einen Ausschnitt aus Fig. 1,
Fig. 3 eine Variante zur
Ausführung nach den Fig. 1 und 2, die
Fig. 4 und 5
das zweite und dritte Ausführungsbeispiel je anhand eines
der Fig. 2 entsprechenden Schnittbildes, und die
Fig.
6 eine Variante des dritten Ausführungsbeispiels nach
Fig. 5.
Die Einspritzdüse nach den Fig. 1 und 2 hat einen Düsen
körper 10, der zusammen mit einer Zwischenscheibe 12 durch
eine Überwurfmutter 14 an einem Haltekörper 16 festge
spannt ist. Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 18 ver
schiebbar gelagert, die mit einem nach innen gekehrten Ven
tilsitz im Düsenkörper 10 zusammenarbeitet, der mehreren
Spritzöffnungen 20 vorgelagert ist. Die Führungsbohrung der
Ventilnadel 18 ist wie üblich an einer Stelle zu einem
Druckraum erweitert, in dessen Bereich die Ventilnadel 18
eine Druckschulter hat und der über einen Kanal 22 und
einen Filterkörper 23 mit einem Stutzen 24 am Haltekörper
16 zum Anschließen einer Kraftstoffleitung verbunden ist.
Der an der Druckschulter der Ventilnadel 18 angreifende
Kraftstoff schiebt die Ventilnadel 18 entgegen dem abge
stuften Kraftverlauf einer im folgenden beschriebenen
Schließkraftanordnung nach oben, wobei der Kraftstoff in
einer Voreinspritzphase und einer Haupteinspritzphase durch
die Spritzöffnungen 20 ausgespritzt wird.
Im Haltekörper 16 ist eine Kammer 26 zur Aufnahme einer
Schließfeder 28 gebildet, die sich über eine Scheibe 30
am Boden der Kammer 26 abstützt und über ein Druckstück
32 und einen die Zwischenscheibe 12 durchsetzenden Druck
bolzen 34 ständig auf die Ventilnadel 18 einwirkt. In der
Zwischenscheibe 12 ist ein Kolben 36 dicht, jedoch ver
schiebbar gelagert, der zwei im Durchmesser unterschied
lich große Abschnitte 38, 40 hat, zwischen denen eine Ring
schulter 42 gebildet ist.
Die entsprechend geformte Bohrung in der Zwischenscheibe 12
ist mit einer Ringschulter 44 versehen, die mit der Ringschulter
42 am Kolben 36 einen zweiten Druckraum 46 begrenzt. In seiner
untersten Stellung liegt der Kolben 36 mit seiner unteren Stirn
seite 48 an der oberen Stirnseite 50 des Düsenkörpers 10 auf.
In dieser Stellung des Kolbens 36 entspricht der Abstand zwi
schen den Ringschultern 42 und 44 dem Gesamthub h g vermindert
um einen Vorhub h v und der Abstand zwischen der Stirnseite 48
des Kolbens 36 und der ebenen, zapfenlosen Stirnseite 52
der sich in Schließstellung befindenden Ventilnadel 18 dem
Vorhub h v. Der Druckraum 46 ist über eine Bohrung 54 mit dem
Kanal 22 verbunden.
Beim Öffnungshub führt die Ventilnadel 18 zunächst den Vor
hub h v aus, bei welchem der Kraftstoff im Druckraum des
Düsenkörpers 10 nur die Gegenkraft der Schließfeder 28 zu
überwinden hat. Am Ende des Vorhubes stößt die Ventilnadel
18 am Kolben 36 an, der die Weiterbewegung der Ventilnadel
18 stoppt, bis der Kraftstoffdruck so weit angestiegen ist,
daß seine in Öffnungsrichtung auf die Ventilnadel ausgeübte
Kraft die Kraft der Schließfeder 28 und die auf die Ring
schulter 42 einwirkende hydraulische Schließkraft über
steigt. Danach wird die Ventilnadel 18 samt Kolben 36 nach
oben bewegt, bis die Ringschultern 42, 44 am Kolben 36 und
an der Zwischenscheibe 12 aneinander zur Anlage kommen. Beim
Schließhub spielen sich die Vorgänge in umgekehrter Reihen
folge ab.
Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß der zusätz
liche Kolben 36 keinen zusätzlichen Platz in Längsrichtung
der Einspritzdüse benötigt und daß der Resthub h g -h v der
Ventilnadel 18 allein durch die axialen Lagetoleranzen der
Ringschulter 42, 44 am Kolben 36 und der Zwischenscheibe 12
beeinflußt wird.
Bei der Variante nach Fig. 3 ist die Ventilnadel 18 a so
ausgebildet, daß in ihrer Schließstellung die obere Stirn
seite 52 a in der Ebene der oberen Stirnseite 50 des Düsen
körpers 10 liegt, so daß beide Teile durch ein Werkzeug
gemeinsam fertigbearbeitet werden können. Das Vorhub
spiel wird in diesem Fall dadurch erhalten, daß ein
innerer Ringflächenabschnitt 48 a der unteren Stirnseite
des Kolbens 36 a gegenüber dem verbleibenden äußeren Ring
flächenabschnitt 48 b dieser Stirnseite um das Maß des Vor
hubes h v zurückgesetzt ist. Bei dieser Ausbildung des Kol
bens 36 a wird das Istmaß des Vorhubes lediglich durch Tole
ranzen am Kolben 36 a beeinflußt, die werkzeuggebunden sind
und daher extrem klein gehalten werden können. Ferner weicht
die Variante nach Fig. 3 von der Ausführung nach den Fig.
1 und 2 dadurch ab, daß der Druckbolzen 34 a einstückig an
das Druckstück 32 a angeformt ist.
Bei der Einspritzdüse nach Fig. 4, deren grundsätzlicher Auf
bau mit jenem nach Fig. 1 übereinstimmt, ist in einer Zwischen
scheibe 56 eine außen und innen glattzylindrisch ausgeführte
Kolbenbuchse 58 in einer entsprechend geformten ringzylin
drischen Ausnehmung der Zwischenscheibe 56 verschiebbar ge
führt. In dieser Ausnehmung ist über der oberen Stirnseite 60
der Kolbenbuchse 58 ein Druckraum 62 gebildet, der über eine
Bohrung 64 mit dem Kanal 22 verbunden ist. Der Kraftstoffdruck
im Druckraum 62 drückt die Kolbenbuchse 58 an die obere Stirn
seite 50 des Düsenkörpers 10 an, die um das Vorhubmaß h v über
der oberen Stirnseite 52 der Ventilnadel 18 liegt.
Der Innendurchmesser der Kolbenbuchse 58 ist kleiner als
der Durchmeser der Ventilnadel 18, so daß die Ventilnadel
18 nach Zurücklegung des Vorhubes h v an die untere Stirn
seite 66 der Kolbenbuchse 58 anstößt und diese nach der ge
wünschten Druckstufe im Öffnungsdruckverlauf des Kraftstoffs
nach oben mitnimmt. Der Gesamthub h g der Ventilnadel 18 wird
durch den inneren Kragen 68 der Zwischenscheibe 56 begrenzt,
der den Druckbolzen 34 umgibt und gegenüber der unteren
Stirnseite der Zwischenscheibe 56 entsprechend zurückgesetzt
ist.
Die Einspritzdüse nach Fig. 5 unterscheidet sich von jener
nach Fig. 4 im wesentlichen dadurch, daß anstelle der Kol
benbuchse 58 ein Kranz von stiftartigen Einzelkolben 70 vor
gesehen ist, deren Führungsbohrungen oben in einen ringför
migen Druckraum 72 einmünden. Dieser ist durch eine entsprech
ende Vertiefung in der oberen Stirnseite einer Zwischenscheibe
74 gebildet, welche durch eine Deckelplatte 76 abgeschlossen
ist und über eine Nut 78 mit dem Kanal 22 in Verbindung steht.
Die Einzelkolben 70 üben die gleiche Funktion wie die Kolben
buchse 58 nach Fig. 4 aus und der Gesamthub h g der Ventil
nadel 18 wird auch hier durch einen zurückgesetzten inneren
Ringflächenabschnitt 80 der Zwischenbuchse 74 begrenzt.
Bei der Variante nach Fig. 6 liegt wie bei der Variante nach
Fig. 3 die obere Stirnseite 52 a der Ventilnadel 18 a in deren
Schließstellung in der Ebene der oberen Stirnseite 50 des
Düsenkörpers 10. Um den Vorhub h v zu erhalten, sind die Ein
zelkolben 70 a mit Nasen 62 versehen, welche in der unteren End
stellung der Einzelkolben 70 a auf der Stirnseite 50 des Düsen
körpers 10 aufliegen und die in den Weg der Ventilnadel 18 a
hineinragenden Stirnflächenbereiche 84 der Einzelkolben 70
um das Maß h v über der Stirnseite 50 halten.
Die bei der Variante nach Fig. 6 getroffene Maßnahme könnte
in äquivalenter Form auch bei der Kolbenbuchse 58 nach Fig.
4 vorgesehen sein, z.B. durch eine Eindrehung an deren unterer
Stirnseite. Dadurch ist erreicht, daß auch dort die oberen
Stirnseiten von Düsenkörper 10 und Düsennadel 18 gemeinsam be
arbeitet werden können. Wenn nur zwei sich diametral gegenüber
liegende Einzelkolben 70 bzw. 70 a vorgesehen werden, kann auf
die Anordnung einer Deckelplatte 76 verzichtet werden, wenn zur
Aufnahme der Einzelkolben 70 bzw. 70 a Sackbohrungen vorge
sehen werden, die je um 90° gegenüber dem Kanal 22 versetzt
angeordnet und über Einzelbohrungen mit diesen verbunden
werden.
Claims (10)
1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit
einem Düsenkörper, in welchem eine nach innen öffnende
Ventilnadel verschiebbar gelagert ist und der über eine
Zwischenscheibe an einem Haltekörper festgespannt ist, in
welchem eine Kammer zur Aufnahme einer Schließfeder gebil
det ist, die über eine die Zwischenscheibe durchsetzende
Druckübertragungseinrichtung auf die Ventilnadel im
Schließsinn einwirkt, ferner mit einem ersten Druckraum,
in welchem der Kraftstoff an einer Druckschulter der
Ventilnadel im Öffnungssinn auf diese einwirkt, sowie
mit einem zweiten Druckraum für einen vom Kraftstoff
in Schließrichtung der Ventilnadel beaufschlagten und
in deren Schließstellung gegen einen ersten gehäuse
festen Anschlag gedrückten Kolben, an welchem die Ven
tilnadel nach Zurücklegung eines Vorhubs zur Anlage
kommt, wonach bei weiterem Ansteigen des Kraftstoff
druckes um eine vorgegebene Druckstufe die Ventilnadel
samt dem Kolben in Öffnungsrichtung bis zu einem zwei
ten gehäusefesten Anschlag weiterbewegt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der nach Zurücklegung des Vorhubes
(h v) der Ventilnadel (18) eine Zusatzkraft auf diese aus
übende Kolben (36, 58, 70) in der Zwischenscheibe (12, 56,
74) verschiebbar gelagert und der zweite Druckraum (46,
62, 72) in der Zwischenscheibe (12, 56, 74) gebildet ist.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste gehäusefeste Anschlag, gegen welchen der
Kolben (36, 58, 70) durch den Kraftstoff im zweiten Druck
raum (46, 62, 72) gedrückt ist, durch die obere Stirn
seite (50) des Düsenkörpers (10) gebildet ist.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der zweite gehäusefeste Anschlag (46, 68,
80) an der Zwischenscheibe (12, 56, 74) gebildet ist.
4. Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite gehäusefeste Anschlag (44, Fig. 2 und 3)
mit einer Druckschulter (42) am Kolben (36, 36 a) zusammen
wirkend den zweiten Druckraum (46) in der Zwischenscheibe
(12) begrenzt.
5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolben (36, 36 a, 58, Fig. 2 bis
4) als Ringkörper ausgebildet ist, der den die Zwischen
scheibe (12, 56) durchsetzenden Teil (34, 34 a) der Druck
übertragungseinrichtung (32, 34 bzw. 32 a, 34 a) der Schließ
feder (28) vorzugsweise konzentrisch umgibt.
6. Einspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (36, 36 a, Fig. 2 und 3) und die ihn auf
nehmende Bohrung in der Zwischenscheibe (12) abgestuft sind
und der zweite Druckraum (46) von den an den Stufen gebil
deten Ringschultern (42, 44) an Kolben (36, 36 a) und Zwischen
scheibe (12) begrenzt ist.
7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolben durch einen außermittig ange
ordneten Kolben oder durch die Gesamtheit mehrerer um die
Düsenachse verteilter Einzelkolben (70, Fig. 5) gebildet
ist.
8. Einspritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Bildung des zweiten Druckraums (72) die Zwischenscheibe
(74) an der oberen Stirnseite mit einer durch eine Deckel
platte (76) nach außen abgeschlossenen Vertiefung versehen
ist, in welche die die Einzelkolben (70) aufnehmenden Bohrungen
sowie eine vom Kraftstoffkanal (72) abzweigende Nut (78) in
der oberen Stirnseite der Zwischenplatte (74) einmünden.
9. Einspritzdüse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich
net, daß der zweite gehäusefeste Anschlag an einem vertieft
angeordneten inneren Ringflächenabschnitt (80) an der unteren
Stirnseite der Zwischenscheibe (74) gebildet ist.
10. Einspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Ventilnadel (18 a)
zusammenarbeitende Anschlagschulter (48 a, 84, Fig. 3 und
6) am Kolben (36 a, 70 a) gegenüber dessen mit dem ersten ge
häusefesten Anschlag (50) zusammenarbeitenden Anschlag
schulter (48 b, 82) um das Maß des Vorhubes (h v) nach oben
zurückversetzt ist.
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8141 | Disposal/no request for examination |