DE3725618A1

DE3725618A1 - Kraftstoff-einspritzduese fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3725618A1
Application number: DE19873725618
Authority: DE
Inventors: Max Dr Ing Straubel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1987-08-03
Filing date: 1987-08-03
Publication date: 1989-02-23
Anticipated expiration: 2007-08-04
Also published as: JPH0649896Y2; DE3725618C2; JPS6436565U

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Hauptanspruchs. Einspritzdüsen dieser Gattung, die man auch als Drosselzapfendüsen bezeichnet, werden insbesondere bei Vor kammer-Dieselmotoren eingesetzt, bei denen das hohe Leerlaufgeräusch ein bisher noch nicht zufriedenstellend gelöstes Problem ist;

Bei einer bekannten Einspritzdüse der eingangs genannten Gattung (DE-GM 81 04 272) bestehen die am Beginn der Haupteinspritzung wirk sam werdenden Mittel zur Erhöhung der Schließkraft aus einem gleich achsig zur Ventilnadel angeordneten Kolben, der auf seiner von der Ventilnadel abgekehrten Stirnseite vom Druck des Kraftstoffs beauf schlagt und gegen eine Stützscheibe für die Schließfeder der Ventil nadel gedrückt ist; Der Kolben ist mit einem durch die Schließfeder hindurchtretenden Druckbolzen verbunden, welcher in Schließlage der Ventilnadel und bei an der Stützscheibe anliegendem Kolben bis auf einen dem Vorhub der Ventilnadel entsprechenden Abstand an ein Druckstück heranreicht, über welches die Schließfeder auf die Ven tilnadel einwirkt; Beim Öffnungshub der Ventilnadel trifft nach dem Vorhub das Druckstück auf den Druckbolzen auf, wonach auch die vom Kraftstoff auf den Kolben ausgeübte Kraft im Schließsinn auf die Ventilnadel einwirkt. Der Drosselzapfen der Ventilnadel und das Spritzloch sind zylindrisch ausgeführt, so daß sich während des ge samten Vorhubes der wirksame Durchgangsquerschnitt für den Kraft stoff im Spritzloch nicht wesentlich ändert. Bei dieser bekannten Ausführung läßt sich zwar bei entsprechender Abstimmung der Teile das Leerlaufgeräusch gegenüber Einspritzdüsen ohne zusätzliche Schließkraftmittel merklich absenken. Bei Vollast jedoch werden die großen Einspritzmengen verhältnismäßig stark gedrosselt, so daß sich insbesondere im unteren Drehzahlbereich eine zu lange Spritzdauer ergeben kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs ergibt überraschend den Vorteil, daß die Spritzdauer im Leerlauf spürbar verlängert und da durch das Leerlaufgeräusch merklich gesenkt werden kann, ohne daß sich dabei die Spritzdauer bei Vollast/niederen Drehzahlen in einem nicht tragbaren Ausmaß ver längert. Durch Anpassung der Nockenform kann bei Nenndrehzahl eine Verlängerung der Spritzdauer praktisch vollkommen vermieden werden. Die Teillast-Einspritzmengenkurven nehmen für konstante Schieber stellung einen günstigen flachen Verlauf an, wodurch das Ruckelver halten positiv beeinflußt wird. Durch die infolge des sich verjün genden Drosselzapfens bewirkte allmähliche Vergrößerung des Durch gangsquerschnittes für den Kraftstoff werden ferner Instabilitäten beim Austauchen des Drosselzapfens aus dem Drosselhub vermieden, was sich ebenfalls geräuschmindernd auswirkt.

Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteil hafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.

Bei Einspritzdüsen, deren Düsenkörper an einem Düsenhalter über eine Zwischenscheibe festgespannt ist, welche mit einer Schulter an der Ventilnadel deren Gesamthub begrenzt, ergibt sich eine in Achs richtung der Einspritzdüse gedrängte Ausführung, wenn das mecha nische Federelement eine zweite Schraubenfeder ist, welche die Schließfeder der Ventilnadel konzentrisch umgibt und deren in Schließrichtung wirkende Kraft beim Vorhub der Ventilnadel an der Zwischenscheibe abgefangen ist.

Bei dieser Ausführung ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die zweite Schraubenfeder über einen Ringkörper an der Zwischenscheibe abstützt, der mit einer Nabe auf dem Druckstück der Ventilnadel ver schiebbar geführt ist und mit einem das Druckstück radial über greifenden Flansch in Schließlage der Ventilnadel auf der Zwischen scheibe aufliegt. Dadurch ist erreicht, daß die beim Zwischenan schlagen auftretenden Kräfte nicht wie beim Stand der Technik auf einen langen und schlanken Druckbolzen übertragen werden, sondern auf einen kompakten Ringkörper, wodurch sich die Stabilität insge samt erhöht und die Neigung der Ventilnadel zum Überschwingen ver mindert wird.

Die Instabilitäten beim Übergang von der Voreinspritzung zur Haupt einspritzung, sowie die Neigung zum Verkoken des Düsenaustritt spaltes können weiter vermindert werden, wenn die Querschnittsver jüngung am Drosselzapfen durch mindestens eine schräg zur Mittel achse des Zapfens gestellte Abflachung am Zapfenumfang gebildet ist.

Durch die in den Ansprüchen 5 bis 7 angegebenen Maßnahmen läßt sich zusätzlich zu den mit den Merkmalen der übergeordneten Ansprüche er zielbaren Vorteilen der Einspritzverlauf noch weiter modulieren und dem jeweiligen Anwendungsfall anpassen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel und Fig. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt durch das brennraumseitige Stirnende des Düsenkörpers und der Ventilnadel der Einspritzdüse nach Fig. 1. In Fig. 3 ist eine Variante der Ventilnadel zur Aus führung nach Fig. 2 dargestellt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, der zusammen mit einer Zwischenscheibe 12 durch eine Überwurfmutter 14 an einem Düsenhalter 16 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 18 ver schiebbar gelagert, die mit einem konischen Ventilsitz 20 im Düsen körper 10 zusammenarbeitet, der zwischen einem Druckraum 22 und ei nem zylindrischen Spritzloch 24 gebildet ist. Im Düsenhalter 16 ist eine abgestufte Kammer 26 zur Aufnahme einer Schließfeder 28 und ei ner diese konzentrisch umgebenden zweiten Schraubenfeder 30 gebil det, die nach einem Vorhub der Ventilnadel 18 eine zusätzliche Schließkraft auf diese ausübt. Die Schließfeder 28 stützt sich über eine Scheibe 32 an einer Ringschulter 34 des Düsenhalters 16 ab und greift über eine Platte 36 an einem Druckstück 38 an, welches auf einem Druckzapfen 40 der Ventilnadel 18 aufsitzt. Das Druckstück 38 ist mit einer Stange 39 fest verbunden, deren oberes Ende in einer Sackbohrung des Düsenhalters 16 verschiebbar geführt ist.

Die zweite Schraubenfeder 30 stützt sich über eine Scheibe 42 an einer Ringschulter 44 in der Kammer 26 ab und greift an einem Ring körper 46 an, der auf einem zylindrischen Ansatz 48 des Druckstücks 38 verschiebbar geführt ist. Der Ringkörper 46 übergreift mit seinem äußeren Ringrand das Druckstück 38 und eine zu dessen Aufnahme dienende Vertiefung in der Zwischenscheibe 12 und liegt beim Vorhub der Ventilnadel 18 auf der oberen Stirnseite der Zwischenscheibe 12 auf. Das Druckstück 38 ist mit einem Ringbund 49 versehen, der in Schließlage der Ventilnadel 18 und bei auf der Zwischenscheibe 12 aufliegendem Ringkörper 46 zu dessen unterer Stirnseite den Abstand h _v einnimmt, welcher dem Vorhub der Ventilnadel 18 entspricht. Am Übergang zum Druckzapfen 40 ist wie üblich an der Ventilnadel 18 eine Ringschulter gebildet, die zusammen mit der unteren Stirnseite der Zwischenscheibe 12 den Gesamthub h _g der Ventilnadel 18 be grenzt.

Der Düsenhalter 16 ist mit einem Anschlußstutzen 50 für eine Kraft stoffzuleitung versehen, von welchem innere Kanäle 52, 54, 56 und in der Zeichnung nicht dargestellte stirnseitige Ringnuten in den ge häusebildenden Teilen 16, 12, 10 zum Druckraum 22 führen. Die die beiden Federn 28, 30 aufnehmende Kammer 26 ist mit einem ebenfalls nicht dargestellten Leckölanschluß verbunden.

An der Ventilnadel 18 ist brennraumseitig ein Drosselzapfen 60 ge bildet, der eine zylindrische Grundform hat und in Schließstellung der Ventilnadel 18 mit geringem radialem Spiel in das Spritzloch 24 eintaucht. Zur Bildung eines kompakten, örtlichen Durchgangsquer schnitts für eine gedrosselte Kraftstoffmenge bei der Vorein spritzung ist der Drosselzapfen 60 am Umfang mit einer Abflachung 62 versehen, die derart schräg zur Zapfenachse 64 gestellt ist, daß sich beim Öffnungshub das Spritzloch 24 stetig vergrößert. An den Drosselzapfen 60 schließt sich ein Spritzformungszapfen 66 an, der bei vollem Öffnungshub der Ventilnadel 18 noch teilweise im Spritz loch 24 liegen kann.

Die beschriebene Einspritzdüse arbeitet wie folgt:

Der am Beginn eines Einspritzvorganges ansteigende Kraftstoffdruck hebt die Ventilnadel 18 zunächst gegen die alleinige Kraft der Schließfeder 28 an, wobei der Drosselzapfen 60 im Spritzloch 24 einen gedrosselten, sich jedoch mit dem Nadelhub stetig vergrößern den Durchgangsquerschnitt für die Voreinspritzmenge freigibt. Am Ende des Voreinspritzhubes h _v schlägt das Druckstück 38 der Ven tilnadel 18 mit seinem Ringbund 49 am Ringkörper 46 an, der von der Schraubenfeder 30 gegen die Zwischenscheibe 12 gedrückt ist. In die ser Stellung ist der Drosselzapfen 60 so weit aus dem Spritzloch 24 ausgetreten, daß ein praktisch nicht mehr drosselnder Durchgangs querschnitt für den Kraftstoff freigegeben ist. Eine Weiterbewegung der Ventilnadel 18 erfolgt nun erst, wenn der Kraftstoffdruck so weit angestiegen ist, daß er auch die zusätzliche Schließkraft der Schraubenfeder 30 zu überwinden vermag. Danach wird die Ventilnadel 18 um den Resthub h _g-h _v in die volle Öffnungsstellung weiter bewegt, wobei die Haupteinspritzmenge weitgehend ungedrosselt aus dem Spritzloch 24 austritt. Beim Schließhub laufen die Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab.

Bei der Variante nach Fig. 3 ist die Verjüngung des Drosselzapfens 60 a durch eine in der Tiefe abgestufte Abflachung 70, 72 und eine gegenüber dieser in Umfangsrichtung um 180° versetzte Abflachung 74 gebildet. Dabei kann die Anordnung vorteilhaft so getroffen sein, daß bei vollem Hub h _g der Ventilnadel 18 a der Drosselzapfen 60 a noch so weit in das Spritzloch 24 eintaucht, daß der ungedrosselte Durchgangsquerschnitt durch die beiden Abflachungen 72 und 74 am Drosselzapfen 60 a vorgegeben ist.

Claims

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einer in einem Düsenkörper verschiebbar gelagerten Ventilnadel, die von einer Schließfeder in Strömungsrichtung des Kraftstoffs gegen einen Ven tilsitz im Düsenkörper gedrückt und entgegengesetzt dazu vom Druck des Kraftstoffs beaufschlagt ist, ferner mit einem an der Ventil nadel gebildeten Drosselzapfen, der in Schließlage der Ventilnadel in ein stromab des Ventilsitzes im Düsenkörper gebildetes Spritzloch eintaucht und darin während eines Voreinspritzhubes der Ventilnadel mit der Spritzlochwand einen drosselnden Durchgangsquerschnitt für den Kraftstoff begrenzt, und ferner mit Mitteln, die am Beginn des der Haupteinspritzung entsprechenden Resthubes der Ventilnadel eine sprunghafte Erhöhung der auf die Ventilnadel einwirkenden Schließkraft bewirken, gekennzeichnet durch die Kombination folgen der, an sich bekannter Merkmale:

a) Die am Beginn der Haupteinspritzung wirksam werdenden Mittel zur Erhöhung der Schließkraft bestehen aus einem mechanischen Feder element (30), dessen in Schließrichtung wirkende Kraft während des Vorhubs bzw. dessen entgegen der Schließrichtung wirkende Kraft während des Resthubs der Ventilnadel (18) an einem ge häusefesten Anschlag (12) abgefangen ist;
b) der Querschnitt des Drosselzapfens (60) ist mindestens über einen Teil des in Schließlage der Ventilnadel (18) von der Spritzlochwand überdeckten Zapfenabschnitts gegen das brennraum seitige Stirnende hin verjüngt.

2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, deren Düsenkörper an einem Düsen halter über eine Zwischenscheibe festgespannt ist, welche mit einer Schulter an der Ventilnadel deren Gesamthub begrenzt, dadurch ge kennzeichnet, daß das mechanische Federelement eine zweite Schraubenfeder (30) ist, welche die Schließfeder (28) der Ventil nadel (18) konzentrisch umgibt und deren in Schließrichtung wirkende Kraft beim Vorhub der Ventilnadel (18) an der Zwischenscheibe (12) abgefangen ist.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Schraubenfeder (30) über einen Ringkörper (46) an der Zwischenscheibe (12) abstützt, der auf dem Druckstück (38) der Ven tilnadel (18) verschiebbar geführt ist und mit seinem das Druckstück (38) radial übergreifenden Außenrand in Schließlage der Ventilnadel (18) auf der Zwischenscheibe (12) aufliegt.

4. Einspritzdüse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querschnittsverjüngung am Drosselzapfen (60) durch midnestens eine schräg zur Zapfenachse (64) gestellte Abflachung (62) am Zapfenumfang gebildet ist.

5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Querschnittsverjüngung am Drosselzapfen (60 a) durch mindestens eine in der Tiefe abgestufte Abflachung (70, 72) am Zapfenumfang gebildet ist.

6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Querschnittsverjüngung am Drosselzapfen (60 a) durch mindestens zwei in Umfangsrichtung zueinander versetzte, in unterschiedlichen Querschnittsebenen beginnende Abflachungen (72, 74) am Zapfenumfang gebildet ist.

7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Drosselzapfen (60 bzw. 60 a) so bemessen ist, daß er bei vollem Hub der Ventilnadel (18, 18 a) mindestens noch ein Stück weit in das Spritzloch (24) eintaucht und daß der der Haupt einspritzung entsprechende End-Durchgangsquerschnitt im Spritzloch (24) durch mindestens eine Abflachung (62 bzw. 72, 74) des Drossel zapfens (60, 60 a) gebildet und bestimmt ist.