DE3701016A1

DE3701016A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3701016A1
Application number: DE19873701016
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Fuessner; Karl Dipl Ing Hofmann; Kurt Seifert; Wilhelm Christ; Siegfried Dipl Ing Schlaf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-01-15
Filing date: 1987-01-15
Publication date: 1988-07-28

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Einspritzdüsen dieser Gattung (US-PS 25 58 149) ist die Schließfeder für die Ventilnadel aus einem Draht mit rundem Drahtquerschnitt gewickelt. Diese Aus führung der Schließfeder benötigt einen verhältnismäßig großen Ein bauraum, wenn die Feder sehr hohe Schließkräfte aufbringen soll. Die Forderung nach einem reichlich bemessenen Einbauraum für die Schließfeder ist jedoch insbesondere bei Einspritzdüsen mit inte griertem Ausweichkolben kritisch, weil auch für diesen und für die Mittel zu dessen Hubbegrenzung Raum in der Einspritzdüse vorgesehen werden muß. Dies wiederum läuft den Forderungen der Motorhersteller nach möglichst geringen Abmessungen der Einspritzdüse entgegen. Ferner müssen Schließfedern mit rundem Drahtquerschnitt an den Federenden sorgfältig geformt und gegebenenfalls nachbehandelt wer den, damit die Kraftübertragung auf die Ventilnadel und den Aus weichkolben möglichst verschleißarm erfolgt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Schließfeder einen kleineren Einbauraum als eine gewickelte Schließfeder mit run dem Drahtquerschnitt benötigt und daß sich die Federenden ohne zu sätzliche Bearbeitungsmaßnahmen günstig ausbilden lassen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch mög lich.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schließfeder durch einen zylindrischen Ringkörper gebildet ist, in dessen Mantel mindestens ein schraubenlinienförmig verlaufender Schlitz eingearbeitet ist. Der schraubenlinienförmig verlaufende Schlitz kann ein Stück weit vor den Stirnseiten des Ringkörpers enden, so daß sich dort ge schlossene Ringe mit ebenen Auflageflächen ergeben, wodurch sich u.U. Druckstücke zur Übertragung der Federkraft auf die Ventilnadel bzw. den Ausweichkolben überhaupt erübrigen.

Ein Druckstück zur Übertragung der Federkraft kann auch entfallen, wenn der die Schließfeder bildende Ringkörper eine mit einem Boden versehene Hülse ist. In diesem Fall kann die Schließfeder auch an einem zentralen Zapfen der Ventilnadel oder des Ausweichkolbens an greifen, wobei der Boden des die Schließfeder bildenden Ringkörpers das Druckstück ersetzt.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der die Schließfeder bildende Ringkörper zwei Abschnitte mit unterschied licher Wicklungsrichtung der Schlitze hat. Dadurch läßt sich eine im Betrieb weitgehend verwindungsfreie Schließfeder schaffen, die bei ihren axialen Längenänderungen weder auf die Ventilnadel noch auf den Ausweichkolben ein nennenswertes Drehmoment ausübt.

Das schraubenlinienförmige Aufschlitzen des die Schließfeder bilden den Ringkörpers kann zweckmäßig und fertigungsgerecht mittels Laser strahl oder durch Erodieren erfolgen.

Eine in Achsrichtung der Einspritzdüse wenig zusätzlichen Einbauraum erfordernde Ausführung ergibt sich, wenn die Schließfeder mindestens über einen Teil ihrer Länge in einer zentralen Bohrung des Ausweich kolbens angeordnet ist.

Zeichnung

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch den mittleren Längsbereich einer Einspritzdüse nach dem ersten Aus führungsbeispiel, und die Fig. 2 und 3 je einen der Fig. 1 ent sprechenden Teil-Längsschnitt durch das zweite und das dritte Aus führungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Einspritzdüse nach Fig. 1 hat einen Düsenkörper 10, der zu sammen mit einer Zwischenscheibe 12 durch eine Überwurfmutter 14 an einem Düsenhalter 16 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist ein der Kraftstoffströmung entgegengerichteter, mindestens einer Spritz öffnung vorgelagerter Ventilsitz gebildet und eine von diesem nach innen abhebende Ventilnadel 18 verschiebbar gelagert. Der Düsenhal ter 16 hat einen in der Zeichnung nicht dargestellten Anschluß stutzen für eine Kraftstoff-Zuleitung, von welchem ein Kanal 20 zu einem die Ventilnadel 18 umgebenden Druckraum im Düsenkörper 10 führt, aus welchem der Kraftstoff zum Ventilsitz gelangt. Im Bereich des Druckraumes hat die Ventilnadel 18 eine Druckschulter, an welcher der Kraftstoff im Öffnungssinn der Ventilnadel angreift.

In der Zwischenscheibe 12 ist eine Schießfeder 22 angeordnet, welche über ein Druckstück 24 an der Ventilnadel 18 angreift und sich über eine Ringscheibe 26 und eine Anschlagscheibe 28 an einem Ausweich kolben 30 abstützt. Dieser ist in einer Zylinderbohrung 32 im Düsen halter 16 verschiebbar gelagert, in welcher er eine Kraftstoffkammer 33 nach unten hin begrenzt. Die Schließfeder 22 drückt den Ausweich kolben 30 mit einer Dichtkante 34 gegen einen gehäusefesten Ventil sitz 36, welcher die Einmündung eines vom Kanal 20 ausgehenden Zweigkanales 38 in die Zylinderbohrung 32 bzw. die Kraftstoffkammer 33 umgibt. Der Durchmesser der Dichtkante 34 ist wesentlicher klei ner als der Durchmesser der Zylinderbohrung 32 und so bemessen, daß die vom Kraftstoff beaufschlagte Fläche des Ausweichkolbens 30 in der dargestellten Schließlage kleiner als die im Druckraum des Düsenkörpers 10 liegende Druckschulter der Ventilnadel 18 ist. Der Düsenhalter 16 könnte auch etwa in Höhe des Ventilsitzes 36 axial geteilt sein.

Der Anschlagscheibe 28 ist eine gehäusefeste Anschlagschulter zuge ordnet, die durch eine vom Düsenhalter 16 nicht überdeckte Ring fläche 40 an der oberen Stirnseite der Zwischenscheibe 12 gebildet ist. Die Länge des Ausweichkolbens 30 ist so bemessen, daß er zwischen seinen beiden durch den Ventilsitz 36 und die Ringfläche 40 bestimmten Endlagen einen vorbestimmten Verschiebehub h _K ausführen kann. Die Ventilnadel 18 hat eine Ringschulter 42, die wie üblich mit der unteren Stirnseite der Zwischenscheibe 12 den maximalen Öffnungshub h _N der Ventilnadel 18 begrenzt. Die zur Aufnahme der Schließfeder 22 dienende Kammer 44 in der Zwischenscheibe 12 und der über der Anschlagscheibe 28 liegende Raum 46 im Düsenhalter 16 sind über einen Kanal 48 mit einem nicht sichtbaren Leckölanschluß am Düsenhalter 16 verbunden.

Die Schließfeder 22 ist erfindungsgemäß aus einem zylindrischen Ringkörper 50 gebildet, in dessen Mantel ein schraubenlinienförmig verlaufender Schlitz 52 eingearbeitet ist. Dadurch ergeben sich die einzelnen Windungen der Schließfeder 22, die einen rechteckigen Querschnitt haben, der eine platzsparende Ausführung der Schließ feder 22 und eine gute Ausnutzung des Raumes in der Kammer 44 ermög licht. Der Schlitz 52 endet beidseitig ein Stück weit vor der be treffenden Stirnseite des Ringkörpers 50, so daß sich dort ge schlossene Endwindungen 54, 56 mit glatten Ringflächen ergeben, die eine verschleißarme Kraftübertragung auf das Druckstück 24 und die Ringscheibe 26 auch ohne zusätzliche Bearbeitung der Stirnseiten des Ringkörpers 50 gewährleisten.

Die beschriebene Einspritzdüse arbeitet wie folgt:

Bei Beginn eines Einspritzvorgangs wird durch den ansteigenden Kraftstoffdruck zunächst nur die Ventilnadel 18 von ihrem Sitz abge hoben und um den Voreinspritzhub verschoben. Am Ende des Vorein spritzhubes ist der Kraftstoffdruck so weit angestiegen, daß er auch den Ausweichkolben 30 vom Ventilsitz 36 abhebt, worauf der Kraft stoffdruck in der Kraftstoffkammer 33 schlagartig die gesamte Quer schnittsfläche des Ausweichkolbens 30 beaufschlagt. Der Ausweichkol ben 30 wird dadurch um den Weg h _K verschoben, an dessen Ende die Anschlagscheibe 28 an der Zwischenscheibe 12 anschlägt. Bei dieser Bewegung strömt Kraftstoff in die Kraftstoffkammer 33 nach, wodurch der Druckanstiegsverlauf des Kraftstoffs einen Einbruch erleidet. Gleichzeitig wird durch die Verschiebung des Ausweichkolbens 30 die Schließfeder 22 stärker vorgespannt.

Die Teile können so aufeinander und auf die Fördercharakteristik der Einspritzpumpe abgestimmt sein, daß im Leerlauf und im unteren Teil lastbereich die Ventilnadel 18 vorübergehend auf ihren Ventilsitz zurückgeführt wird. Im Vollast- und oberen Teillast- bzw. Drehzahl bereich steigt der Kraftstoffdruck nach dem Anschlagen der An schlagscheibe 28 an der Zwischenscheibe 12 und Auffüllen der Kraft stoffkammer 33 weiter an, wobei die Ventilnadel 18 gegebenenfalls vom Ventilsitz wieder abgehoben und in Öffnungsrichtung verschoben wird, bis sie den Gesamthub h _N zurückgelegt hat. Die Abstimmung kann auch so sein, daß bei höheren Drehzahlen der Druckanstieg des Kraftstoffs so schnell erfolgt, daß die Ventilnadelbewegung am Ende des Vorhubs nicht umgekehrt, sondern nur vorübergehend abgebremst wird. Nach der Druckstufe wird die Hauptmenge des Kraftstoffs einge spritzt. Am Ende des Einspritzvorganges kehren die Ventilnadel 18 und der Ausweichkolben 30 in die dargestellte Ausgangslage zurück.

Bei der Einspritzdüse nach Fig. 2, in welcher die mit Fig. 1 über einstimmenden Teile mit den gleichen Bezugszahlen wie dort versehen sind, ist der die Ventilnadel 18 lagernde Düsenkörper 10 über eine flache Zwischenscheibe 58 an einem entsprechend länger ausgeführten Düsenhalter 60 festgespannt, der einen Bohrungsabschnitt 62 hat, in welchem eine Schließfeder 64 angeordnet ist. Diese ist im Unter schied zur Ausführung nach Fig. 1 aus einem Ringkörper 66 gebildet, der die Form einer Hülse hat und demzufolge mit einem Boden 68 ver sehen ist. Der die einzelnen Windungen der Schließfeder 64 bildende, schraubenlinienförmig verlaufende Schlitz 52 ist auch bei dieser Ausführung nicht bis zu den Stirnenden des Ringkörpers 66 durchge führt, so daß an dessen Boden 68 eine geschlossene Fläche 70 zur Ab stützung auf einem Zapfen 72 des Ausweichkolbens 30 gebildet ist. Die Schließfeder 64 ist von einer im Bohrungsabschnitt 62 steckenden Hülse 74 umgeben, deren unterer Ringrand 76 an der oberen Stirnseite 77 der Zwischenscheibe 58 anliegt und deren Boden 78 zusammen mit einer am Übergang zum Zapfen 72 gebildeten Ringschulter 79 des Aus weichkolbens 30 dessen Verschiebehub h _K begrenzt.

Die Funktion der Einspritzdüse nach Fig. 2 stimmt mit jener nach Fig. 2 überein, die bereits eingehend beschrieben ist. Die An ordnung könnte auch so getroffen sein, daß die Hülse 74 beweglich im Bohrungsabschnitt 62 gelagert ist, von der Schließfeder 64 gegen die Ringschulter 79 des Ausweichkolbens 30 gedrückt ist und zusammen mit der oberen Stirnseite 77 der Zwischenscheibe 58 den Verschiebehub h _K des Ausweichkolbens begrenzt. Ferner könnte auch bei der Aus führung nach Fig. 2 der Düsenhalter aus zwei axial hintereinander liegenden Teilen gebildet sein, deren Teilfuge etwa in Höhe des Bo dens 76 der Hülse 74 oder über dem Ventilsitz 36 liegt.

Die Einspritzdüse nach Fig. 3 hat einen Ausweichkolben 80, der in einer Zylinderbohrung 82 eines kürzer bauenden Düsenhalters 84 ver schiebbar gelagert ist, die unmittelbar an dessen unterer Stirnseite ausmündet. Der Ausweichkolben 80 ist mit einer Sackbohrung 85 ver sehen, in welcher eine Schließfeder 86 angeordnet ist, die ebenfalls aus einem mit einem Boden 88 versehenen hülsenförmigen Ringkörper 90 durch Aufschlitzen hergestellt ist. Die Schließfeder 86 greift am Boden der Sackbohrung 85 des Ausweichkolbens 80 an und ist mit zwei gegenläufig ansteigenden Schlitzen 92, 94 versehen, die etwa in Längsmitte der Schließfeder 86 beginnen und ebenfalls ein Stück weit vor deren ebenen Stirnseiten enden. Durch diese Ausbildung ist die Schließfeder 86 im Betrieb praktisch verwindungsfrei, so daß sie weder auf das Druckstück 24 noch auf den Ausweichkolben 80 ein Dreh moment ausübt.

Claims

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper, in welchem ein Ventilsitz gebildet und eine von diesem nach innen abhebende Ventilnadel verschiebbar gelagert ist, ferner mit einem Düsenhalter und einer Schließfeder, welche einerseits auf die Ventilnadel einwirkt und sich andererseits an einem Ausweichkol ben abstützt, der in einer gleichachsig zur Schließfeder angeord neten Zylinderbohrung zwischen zwei gehäusefesten Anschlagen ver schiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (22, 64, 86) einen rechteckigen Drahtquerschnitt hat.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (22, 64, 86) durch einen zylindrischen Ringkörper (50, 66, 90) gebildet ist, in dessen Mantel mindestens ein schrauben linienförmig verlaufender Schlitz (52, 92, 94) eingearbeitet ist.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schließfeder (66, 86, Fig. 2 und 3) bildende Ringkörper eine mit einem Boden (68, 88) versehene Hülse (66, 90) ist.

4. Einspritzdüse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schließfeder (86, Fig. 3) bildende Ringkörper (90) zwei Ab schnitte mit unterschiedlicher Windungsrichtung der Schlitze (92, 94) hat.

5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schließfeder (86, Fig. 3) mindestens über einen Teil ihrer Länge in einer zentralen Bohrung (85) des Ausweichkolbens (80) angeordnet ist.

6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schließfeder (64, Fig. 2) in einer Hülse (74) an geordnet ist, deren unterer Ringrand (76) an der zugekehrten Stirn seite des Düsenkörpers bzw. einer zwischen diesem und dem Düsen halter (60) eingespannten Zwischenscheibe (58) aufliegt und deren dem Ausweichkolben (30) zugekehrter Boden (78) zusammen mit einer Schulter (79) des Ausweichkolbens (30) dessen Verschiebeweg (h _K) begrenzt.

7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer zwischen Düsenkörper und Düsenhalter eingespannten Zwischenscheibe, die im Zusammenwirken mit einer Ringschulter an der Ventilnadel deren maximalen Öffnungshub begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (22, Fig. 1) in der Zwischenscheibe (12) ange ordnet ist und auf den Ausweichkolben (30) über eine Anschlagscheibe (28) einwirkt, der zusammen mit einer Ringschulter (40) an der dem Düsenhalter (16) zugekehrten Stirnseite der Zwischenscheibe (12) den Verschiebehub (h _K) des Ausweichkolbens (30) begrenzt.