DE3701017A1

DE3701017A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3701017A1
Application number: DE19873701017
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 (DE-OS 23 01 628, Fig. 2) ist der die Öffnungsbewegung der Ventilnadel begrenzende Hubanschlag durch eine Zwischenscheibe ge bildet, welche zwischen dem Düsenkörper und dem Düsenhalter einge spannt ist und an deren dem Düsenkörper zugekehrten Stirnseite eine Ringschulter der Ventilnadel am Ende des Öffnungshubes zur Anlage kommt. Diese Ausführung bedingt die Anordnung einer Zwischenscheibe und einer Ringschulter an der Ventilnadel, wodurch die Herstellung der Einspritzdüse verteuert wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den vorteil, daß eine Zwischenschei be zur Öffnungshubbegrenzung der Ventilnadel entfallen kann, wodurch auch die zum Befestigen des Düsenkörpers am Düsenhalter dienende Überwurfmutter kürzer ausgebildet werden kann.

Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteil hafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Hauptanspruchs möglich.

Eine besondere Feder zum Hervorrufen der Rückfederkraft am Ausweich kolben entfällt, wenn sich die Schließfeder der Ventilnadel in be kannter Weise am Ausweichkolben abstützt und diesen gegen seinen er sten Endanschlag drückt, und wenn ein die Schließfeder zentral durchsetzender Anschlagbolzen im Zusammenwirken mit dem Ausweichkol ben den Öffnungshub der Ventilnadel begrenzt.

Der Anschlagbolzen kann einstückig mit dem Ausweichkolben verbunden sein und mit einem Druckstück zusammenwirken, über welches die Schließfeder an der Ventilnadel angreift. Eine einfachere Ausbildung des Ausweichkolbens ergibt sich, wenn der Anschlagbolzen mit der Ventilnadel selbst oder mit einem Druckstück einteilig verbunden ist, über welches die Schließfeder auf die Ventilnadel einwirkt.

Nach Wegfall einer den Öffnungshub der Ventilnadel begrenzenden Zwischenscheibe kann vorteilhaft der zweite gehäusefeste Endanschlag für den Ausweichkolben an der vom Düsenhalter nicht überdeckten, die Kammer zur Aufnahme der Schließfeder begrenzenden Stirnseite des Düsenkörpers gebildet sein.

Der Ausweichkolben kann mit einem die Schließfeder umgebenden, hülsenförmigen Ringkörper verbunden sein, dessen der Ventilnadel zu gekehrte Stirnseite mit der den zweiten gehäusefesten Anschlag bil denden Stirnseite des Düsenkörpers zusammenwirkt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Ausweichkolben in seiner zweiten Endstellung einen scheibenförmigen Ringkörper gegen die den zweiten Endanschlag bildende Stirnseite des Düsenkörpers drückt, an welchem Ringkörper eine den Öffnungshub der Ventilnadel begrenzende Anschlagfläche gebildet ist, und wenn die Schließfeder an einem Druckstück angreift, welches mit mindestens zwei axialen Ansätzen versehen ist, die durch den Ringkörper hindurchgreifen und gegen eine Druckfläche an der Stirnseite der Ventilnadel drücken. Bei die ser Ausführung entfällt ein die Schließfeder hülsenförmig umgeben der, mit dem Ausweichkolben verbundener Ringkörper, so daß der Außendurchmesser des Düsenhalters entsprechend kleiner bemessen wer den kann.

Zeichnung

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

Fig. 1 und 2 in vergrößertem Maßstab je einen Längsschnitt durch den brennraumseitigen Abschnitt einer für luftverdichten de Brennkraftmaschinen bestimmten Einspritzdüse gemäß dem er sten und zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt durch das dritte Ausführungs beispiel,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 und

Fig. 6 eine Variante des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 3 bis 5.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Einspritzdüse nach Fig. 1 hat einen Düsenkörper 10, der durch eine Überwurfmutter 12 an einem Düsenhalter 14 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist ein der Kraftstoffströmung entgegengerichteter, mindestens einer Spritzöffnung vorgelagerter Ventilsitz gebildet und eine von diesem nach innen abhebende Ventilnadel 16 verschiebbar ge lagert. Der Düsenhalter 14 hat einen in der Zeichnung nicht sicht baren Anschlußstutzen für eine Kraftstoff-Zuleitung, von welchem ein Druckkanal 18 zu einem die Ventilnadel 16 umgebenden Druckraum 20 im Düsenkörper 10 führt, aus welchem der Kraftstoff zum Ventilsitz ge langt. Im Bereich des Druckraumes 20 ist die Ventilnadel 16 mit einer Druckschulter 22 versehen, an welcher der Kraftstoff im Öffnungssinn der Ventilnadel 16 angreift.

Der Düsenhalter 14 hat eine zum Düsenkörper 10 hin offene Kammer 24 zur Aufnahme einer Schließfeder 26, die über ein Druckstück 28 im Schließsinn auf die Ventilnadel 16 einwirkt. Die Schließfeder 26 stützt sich am Boden eines hülsenförmigen Ringkörpers 30 ab, der die Schließfeder 26 umgibt und mit einem Ausweichkolben 32 fest verbun den ist. Der Ausweichkolben 32 ist in einer zur Kammer 24 hin offenen Zylinderbohrung 34 im Düsenhalter 14 verschiebbar gelagert, in die eine vom Druckkanal 18 abgezweigte Kanalverbindung 35, 36 einmündet. Um die Einmündung der Kanalverbindung 35, 36 ist ein Ven tilsitz 38 gebildet, gegen den die kegelig ausgeführte obere Stirn seite des Ausweichkolbens 32 unter dem Einfluß der Schließfeder 26 gedrückt ist.

Der Ventilsitz 38 bildet einen ersten gehäusefesten Anschlag für den Ausweichkolben 32. In der dargestellte Ausgangs- bzw. Ruhestellung des Ausweichkolbens 32 ist die untere Stirnseite des fest mit ihm verbundenen Ringkörper 30 um den Abstand h _K von der oberen Stirn seite 40 des Düsenkörpers 10 entfernt, die einen zweiten gehäuse festen Anschlag für den Ausweichkolben 32 bildet und dessen dem Ab stand h _K entsprechenden Verschiebehub nach unten begrenzt. Mit dem Ausweichkolben 32 ist ein zentraler Anschlagbolzen 42 fest bzw. ein stückig verbunden, der den maximalen Öffnungshub h _N der Ventil nadel 16 begrenzt. In der dargestellten Ausgangs- bzw. Ruhestellung des Ausweichkolbens 32 und in der Schließstellung der Ventilnadel 16 ist die untere Stirnseite des Anschlagbolzens 42 von der oberen Stirnseite des Druckstücks 28 um das Maß h _A entfernt, welches der Summe von h _K und h _N entspricht.

Die Kammer 24 ist mit einem nicht dargestellten Leckölanschluß ver bunden, der auch die beim Öffnungshub der Ventilnadel 16 und dem Verschiebehub des Ausweichkolbens 32 aus der Kammer 24 verdrängte Kraftstoffmenge aufnimmt. Der Ringkörper 30, der auch als ge schlitzte Hülse ausgeführt sein kann, ist zum Zweck eines Druckaus gleiches in dem vom ihm umschlossenen Raum mit mindestens einer Öffnung 44 in seinem Mantel versehen.

Die beschriebene Einspritzdüse arbeitet wie folgt:

Der Durchmesser des in die Zylinderbohrung 34 einmündenden Ab schnittes 36 der Kanalverbindung 35, 36 ist so auf die Größe der Druckschulter 22 der Ventilnadel 16 abgestimmt, daß der bei Beginn eines Einspritzvorganges ansteigende Kraftstoffdruck zunächst nur die Ventilnadel 16 von ihrem Ventilsitz abhebt und um einen Vorein spritzhub verschiebt, der kleiner als ihr gesamter Öffnungshub h _N ist. Am Ende des Voreinspritzhubes ist der Kraftstoffdruck so weit angestiegen, daß er auch den Ausweichkolben 32 von dessen Ventilsitz 38 abhebt, wonach der Kraftstoffdruck in der Zylinderbohrung 34 schlagartig die gesamte Querschnittsfläche des Ausweichkolbens 32 beaufschlagt. Der Ausweichkolben 32 wird dadurch um den Weg h _K verschoben, wonach zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten von Anschlagbolzen 42 und Druckstück 28 noch ein dem Resthub der Ventil nadel 16 entsprechender Abstand verbleibt. Beim Verschiebehub des Ausweichkolbens 32 strömt Kraftstoff in die Zylinderbohrung 34 nach, wobei der Druckanstiegsverlauf des Kraftstoffs einen Einbruch erlei det. Durch die Verschiebung des Ausweichkolbens 32 wird gleichzeitig die Schließfeder 26 Stärke vorgespannt.

Die Teile können so aufeinander und auf die Fördercharakteristik der Einspritzpumpe abgestimmt sein, daß im Leerlauf und im unteren Teil lastbereich die Ventilnadel 16 vorübergehend auf ihren Ventilsitz zurückgeführt wird. Im Vollast- und oberen Teillast- bzw. Drehzahl bereich steigt der Kraftstoffdruck nach dem Anschlagen des Ausweich kolbens 32 bzw. des Ringkörpers 30 im Düsenkörper 10 und Auffüllen der Zylinderbohrung 34 weiter an, wobei die Ventilnadel 16 ge gebenenfalls vom Ventilsitz wieder abgehoben und in Öffnungsrichtung verschoben wird, bis das Druckstück 28 am Anschlagbolzen 42 zur An lage kommt. Die Ventilnadel 16 hat dann ihren maximalen Öffnungshub h _N = h _A - h _K zurückgelegt.

Der Durchmesser der Zylinderbohrung 34 ist so bemessen, daß nach dem Abheben des Ausweichkolbens 32 vom Ventilsitz 38 die vom Kraftstoff in der Zylinderbohrung 34 auf den Ausweichkolben 32 ausgeübte Kraft die Summe aller auf den Ausweichkolben 32 einwirkenden Gegenkräfte übersteigt. Nach der Druckstufe wird die Hauptmenge des Kraftstoffes eingespritzt. Am Ende des Einspritzvorganges kehren die Teile in die dargestellte Ausgangs- bzw. Ruhelage zurück. Die Teile können auch so aufeinander abgestimmt sein, daß bei höheren Drehzahlen der Druckanstieg des Kraftstoffs so schnell erfolgt, daß die Ventil nadelbewegung am Ende des Vorhubes nicht umgekehrt, sondern nur vor übergehend abgebremst wird.

Die Einspritzdüse nach Fig. 2 stimmt im grundsätzlichen Aufbau und in der Funktion mit jener nach der Fig. 1 überein, so daß gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Unterschiedlich aus gebildet ist eine Ventilnadel 46, die einstückig mit einem Anschlag bolzen 48 verbunden ist, welcher mit einem an seiner unteren Stirn seite glatt ausgeführten Ausweichkolben 50 zusammenwirkt. Der An schlagbolzen 48 beginnt an einer Ringschulter 52 der Ventilnadel 46, auf der eine Druckscheibe 54 aufliegt, über welche die Schließfeder 26 auf die Ventilnadel 46 einwirkt. Die obere Stirnseite des An schlagbolzens 48 hat in der dargestellten Ausgangs- bzw. Ruhe stellung der Teile zur inneren Bodenfläche des Ringkörpers 30 den Abstand h _A, welcher der Summe aus dem vollen Öffnungshub h _N der Ventilnadel 46 und dem Verschiebehub h _K des Ausweichkolbens 50 entspricht. Wenn nach dem Anschlagen des Ausweichkolbens 50 bzw. des Ringkörpers 30 an der oberen Stirnseite 40 des Düsenkörpers 10 die Ventilnadel 46 ihren vollen Öffnungshub h _N zurückgelegt hat, schlägt der Anschlagbolzen 48 am Boden des Ringkörpers 30 an, wonach der Ausweichkolben 50 eine weitere Aufwärtsbewegung der Ventilnadel 46 verhindert.

Die Einspritzdüse nach den Fig. 3 bis 5 unterscheidet sich von den beiden vorbeschriebenen Ausführungen dadurch, daß ein Anschlag bolzen 58 unabhängig von einer Ventilnadel 60 und einem Ausweichkol ben 62 ausgeführt ist. Der Anschlagbolzen 58 ist einstückig mit einem scheibenförmigen Ringkörper 64 verbunden und mit einem Ring bund 66 versehen, an welchem eine Schraubendruckfeder 68 angreift. Diese stützt sich am Ausweichkolben 62 ab und drückt den Anschlag bolzen 58 nach unten, bis der Ringkörper 64 an der oberen Stirnseite 40 des Düsenkörpers 10 anschlägt. An seiner unteren Stirnseite ist der Ringkörper 64 mit einer Ausdrehung 70 versehen, deren Durch messer größer als der Führungsdurchmesser der Ventilnadel 60 ist und deren Tiefe dem maximalen Öffnungshub h _N der Ventilnadel 60 ent spricht.

Der Anschlagbolzen 58 ist in einem Druckstück 72 verschiebbar ge führt, über welches die Schließfeder 26 auf die Ventilnadel 60 ein wirkt. Das Druckstück 72 ist zu diesem Zweck mit zwei axialen An sätzen 74 versehen, welche je durch eine Aussparung 76 im Ringkörper 64 hindurchgreifen und auf der oberen, ebenen Stirnseite der Ventil nadel 60 aufliegen. Die Ventilnadel 60 ist so bemessen, daß in Schließstellung ihre obere Stirnseite in der gleichen Ebene wie die obere Stirnseite 40 des Düsenkörpers 10 liegt, wodurch die Fertig bearbeitung der Teile erleichtert wird. Die obere Stirnseite des An schlagbolzens 58 ist von der unteren Stirnseite des Ausweichkolbens 62 um dessen Verschiebehub h _K entfernt, wenn der Ringkörper 64 am Düsenkörper 10 und der Ausweichkolben 62 am Ventilsitz 38 aufliegen.

Die Funktion der Einspritzdüse nach den Fig. 3 bis 5 stimmt mit den vorherbeschriebenen Ausführungsbeispielen überein. Der den maxi malen Öffnungshub H _N der Ventilnadel 60 begrenzende Anschlagbolzen 58 dient hier zusätzlich dazu, den Verschiebeweg H _K des Ausweich kolbens 62 zu begrenzen, so daß der bei den beiden anderen Aus führungsbeispielen für diesen Zweck vorgesehene hülsenförmige Ring körper 30 entfällt.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Variante des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 3 bis 5 ist anstelle einer Schraubendruckfeder 68 eine Wellfederscheibe 78 vorgesehen, die sich am Druckstück 72 ab stützt und an der oberen Stirnseite des Ringkörpers 64 angreift.

Claims

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper, in welchem ein Ventilsitz gebildet, eine Ventilnadel in Öffnungsrichtung bis zu einem definierten Hubanschlag verschiebbar gelagert und ein eine Druckschulter der Ventilnadel umgebender Kraftstoff-Druckraum vorgesehen ist, ferner mit einem Düsenhalter, der eine Kammer zur Aufnahme einer Schließfeder der Ventilnadel und eine Zylinderbohrung enthält, die mit dem Kraftstoff-Druckraum über einen Druckkanal verbunden ist und einen Ausweichkolben verschiebbar lagert, welcher von einer Rückfederkraft gegen einen nahe der Ein mündung des Druckkanals in die Zylinderbohrung angeordneten ersten gehäusefesten Endanschlag gedrückt ist und welcher Ausweichkolben unter dem Einfluß des am Ende einer Voreinspritzphase auf einen vor gegebenen Wert angestiegenen Kraftstoffdruckes im Druckkanal vom ersten Anschlag abhebt und sich danach gegen einen zweiten gehäuse festen Endanschlag bewegt, wobei ein vorgegebenes Schluckvolumen des Kraftstoffs in die Zylinderbohrung strömt, dadurch gekennzeichnet, daß der die Öffnungsbewegung der Ventilnadel (16, 46, 60) begrenzen de Hubanschlag durch den Ausweichkolben (32, 50, 62) gebildet ist, wenn dieser durch den angestiegenen Kraftstoffdruck an seinen zwei ten gehäusefesten Endanschlag (40) angedrückt ist, und daß der Durchmesser der Zylinderbohrung (34) so gewählt ist, daß die nach dem Abheben des Ausweichkolbens (32, 50, 62) vom ersten Endanschlag (38) vom Kraftstoff auf den Ausweichkolben ausgeübte Kraft die Summe aller auf den Ausweichkolben (32, 50, 62) einwirkenden Gegenkräfte übersteigt.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schließfeder (26) der Ventilnadel (16, 46, 60) in bekannter Weise als Ausweichkolben (32, 50, 62) abstützt und diesen gegen seinen ersten Endanschlag (38) drückt, und daß ein die Schließfeder (26) zentral durchsetzender Anschlagbolzen (42, 48, 58) im Zusammen wirken mit dem Ausweichkolben (32, 50, 62) den Öffnungshub der Ven tilnadel (16, 46, 60) begrenzt.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagbolzen (42) einstückig mit dem Ausweichkolben (12) verbunden ist und mit einem Druckstück (28) zusammenwirkt, über welches die Schließfeder (26) an der Ventilnadel (16) angreift (Fig. 1).

4. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagbolzen mit einem Druckstück einteilig verbunden ist, über welches die Schließfeder (26) auf die Ventilnadel einwirkt.

5. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagbolzen (48) einstückig mit der Ventilnadel (46) verbunden ist (Fig. 2).

6. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite gehäusefeste Endanschlag für den Ausweichkolben (32, 50, 62) an der vom Düsenhalter (14) nicht überdeckten, die Kammer (24) zur Aufnahme der Schließfeder (26) begrenzenden Stirnseite (40) des Düsenkörpers (10) gebildet ist.

7. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausweichkolben (32, 50) mit einem die Schließfeder (26) umgebenden, hülsenförmigen Ringkörper (30) verbunden ist, dessen der Ventilnadel (16, 46) zugekehrte Stirnseite mit der den zweiten gehäusefesten Endanschlag bildenden Stirnseite (40) des Düsenkörpers (10) zu sammenwirkt (Fig. 1 und 2).

8. Einspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausweichkolben (62) in seiner zweiten Endstellung einen scheiben förmigen Ringkörper (64) gegen die den zweiten Endanschlag bildende Stirnseite (40) des Düsenkörpers (10) drückt, an welchem Ringkörper (64) eine den Öffnungshub der Ventilnadel (60) begrenzende Anschlag fläche (70) gebildet ist, und daß die Schließfeder (26) an einem Druckstück (72) angreift, welches mit mindestens zwei axialen An sätzen (74) versehen ist, die durch den Ringkörper (64) hindurch greifen und gegen eine Druckfläche an der Stirnseite der Ventilnadel (60) drücken (Fig. 3 bis 6).

9. Einspritzdüse nch Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (64) mt einem sich gegen den Ausweichkolben (62) hin er streckenden Anschlagbolzen (58) verbunden ist, dessen dem Ausweich kolben (62) zugekehrte Stirnseite in der Ruhelage der Teile einer Anschlagfläche am Ausweichkolben (62) in einem dessen Verschiebehub entsprechenden Abstand (h _K) gegenüberliegt.

10. Einspritzdüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (64) von einer Feder (68, 78) gegen die den zweiten ge häusefesten Endanschlag bildende Stirnseite (40) des Düsenkörpers (10) gedrückt ist.

11. Einspritzdüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (64) den Anschlagbolzen (58) umgibt und sich am Ausweichkolben (62) abstützt (Fig. 1).

12. Einspritzdüse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (78) als Wellfederscheibe ausgebildet und zwischen Ringkörper (64) und Druckstück (72) eingespannt ist (Fig. 6).