DE3834235C2

DE3834235C2 - Kraftstoffeinspritzdüse zur zweistufigen Kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE3834235C2
Application number: DE3834235A
Authority: DE
Inventors: Shumpei Hasegawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1988-10-07
Publication date: 2000-11-16
Anticipated expiration: 2008-10-08
Also published as: DE3834235A1; JPH0196466A; US4934599A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen, wie Diesel-Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer solchen Kraftstoffeinspritz düse, die für eine zweistufige Kraftstoffeinspritzung bestimmt ist.

Es ist bekannt, daß dann, wenn der Einspritzdruck in einem frühen Stadium der Kraftstoffverbrennung zu steil an steigt, die Neigung besteht, daß bei der Brennkraftma schine ein Klopfen auftritt. Daher ist es möglich, die Verbrennungsgeräusche der Diesel-Brennkraftmaschinen dadurch zu reduzieren, daß die Rate der Kraftstoffein spritzung, bzw. die Kraftstoffeinspritzmenge in dem früheren Stadium der Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird. Dies kann mit Hilfe einer Kraftstoffeinspritzung in zwei Stufen erzielt werden.

Bei einer typischen Kraftstoffeinspritzdüse ist das Nadel ventil in Schließrichtung durch eine Druckfeder vorbe lastet und es wird entgegen der Federkraft der Druckfeder durch den Druck des Kraftstoffs gehoben. Bei der Verwen dung von zwei Druckfedern ist es möglich, den Kraftstoff druck bzw. die Nadelventil-Hubkurve zu steuern. Eine solche Auslegung dieser Anordnung wird jedoch übermäßig kompliziert.

Die offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung 59-17268 beschreibt ein Nadelventil für eine Kraftstoff einspritzdüse, die mit einer Öffnung und einem Durchgang versehen ist, der den auf das Nadelventil wirkenden Gegendruck in Abhängigkeit von der Hubbewegung in Zusammen arbeit mit einem festen Teil des Düsenkörpers steuert. Das Vorsehen einer derartigen Schieberventilauslegung am oberen Ende des Nadelventils bringt jedoch eine Zunahme der Herstellungskosten mit sich.

In der japanischen offengelegten Patentanmeldung No. 58-204962 ist ein elektronisch gesteuertes Kraftstoffein spritzsystem angegeben. Jede Düsenanordnung ist mit zwei Magnetventilen versehen, und sie müssen über eine kompli zierte Steuereinheit gesteuert werden. Daher ist auch eine solche Auslegung mit hohen Kosten und einer komplizierten Auslegung verbunden.

Aus der DE-OS 22 42 344 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Im Betrieb dieser Kraftstoffeinspritzdüse wird bei ausreichend hohem Druck die Ventilnadel entgegen der Federkraft vom Ventil sitz abgehoben und auf das Druckelement zu bewegt, bis diese beiden Teile in gegenseitige Anlage kommen (erste Einspritzstufe). Bei weiter ansteigendem Kraftstoffein spritzdruck bewegt sich die Ventilnadel entgegen der Federkraft und der von dem Druckelement ausgeübten Gegen kraft weiter in Richtung vom Ventilsitz weg nach oben und hebt somit den Kopf des Druckelements von der diesem zugeordneten Anschlagfläche des Wandabschnitts (zweite Einspritzstufe) ab. Dabei kann es zu einer Fehlfunktion mit ungleichmäßiger Kraftstoffeinspritzung kommen. Diese Fehlfunktion geht darauf zurück, daß bei gegenseitiger Anlage der Kopfunterseite des Druckelements und der dieser zugeordneten Anschlagfläche des Wandabschnitts, der mit Druck beaufschlagte Kopfunterseiten-Flächenab schnitt sehr klein und somit die an diesem Flächenab schnitt hervorgerufene, den Kopf nach oben drückende Kraft entsprechend klein ist. Sobald der Kopf jedoch von der ihm zugeordneten Anschlagfläche abhebt, vergrößert sich die wirksame Fläche sprunghaft, was zugleich zu einem sprunghaften Kraftanstieg führt. Dadurch ändert sich ebenfalls abrupt die vom Druckelement auf die Ven tilnadel ausgeübte Gegenkraft, was letztendlich zu un erwünschten dynamischen Effekten und zu einer ungleichmä ßigen Einspritzung führen kann. Ferner können bei der in der DE-OS 22 42 344 gezeigten Lösung unerwünschte Adhä sions- und Unterdruckeffekte zwischen der Kopfunterseite und dem dieser zugeordneten Anschlag auftreten, was ebenfalls eine gleichmäßige Einspritzung beeinträchtigen kann.

Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine zweistufige Kraft stoffeinspritzung bereitzustellen, die ein zuverlässiges und gleichmäßiges Einspritzen von Kraftstoff in die Brennkammer ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffeinspritzdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß weist das Druckelement einen nachfolgend auch als zylindrisches Tauchkolbenelement bezeichneten Tauchkolben auf, der durch den Wandabschnitt (Wandteil) geht, welcher die nachfolgend auch als Einspritzkammer bezeichnete erste Kammer von der nachfolgend auch als Gegendruckkammer bezeichneten zweiten Kammer trennt. Ferner ist das Druckelement mit einem Kopf an einem Ende versehen, der gegen das Wandteil der ersten Kammer an liegt, wenn das Druckelement in der ersten Position ist. Gegebenenfalls kann die Druckfeder eine Schraubendruckfe der sein, die zwischen dem Wandteil und einem oberen Ende der nachfolgend auch als Nadelventil bezeichneten Ventil nadel im Inneren der zweiten Kammer angeordnet ist, und das Tauchkolbenelement kann koaxial zu der Schrauben druckfeder und dem Inneren derselben verlaufen. Vorzugs weise liegt das obere Ende des Nadelventils gegen das untere Ende des Tauchkolbenelementes an, wenn das Nadel ventil sich in der Zwischenstellung der nach oben gerich teten Hubbewegung befindet. Diese Einzelheiten bieten den Vorteil, daß man eine kompakte und einfache Auslegung erhält.

Da der Kopf an dem auch als Wandteil bezeichneten Wand abschnitt mit Hilfe der örtlichen Vorsprünge anliegt, ist die zweite Druckaufnahmefläche so ausreichend definiert, daß eine stabile Wirkung des Druckelementes sicherge stellt ist.

Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unter ansprüchen wieder.

Gemäß einer bevorzugten Auslegungsform nach der Erfindung ist das Nadelventil mit einer ringförmigen Schulterfläche zur Bestimmung des Endes der nach oben gerichteten Hub bewegung des Nadelventils im Zusammenwirken mit einem Teil des Düsenkörpers versehen. Diese Maßnahme bietet eine Anschlageinrichtung für das Nadelventil, die äußerst steif und widerstandsfähig ist.

Wenn die Kraftstoffeinspritzdüse nach der Erfindung als eine Einspritzeinheit ausgelegt ist, kann die erste Kam mer direkt in Verbindung mit dem Inneren einer zylindri schen Trommel der Kraftstoffeinspritzpumpeneinheit über einen Kraftstoffkanal sein, die durch ein Stirnwandteil der zylindrischen Trommel verläuft. Auf diese Weise er hält man eine äußerst kompakte, widerstandsfähige und wirtschaftlich erstellbare Einspritzeinheit.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfin dung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des Oberteils der Düse, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, und

Fig. 6 und 7 Fig. 5 ähnliche Ansichten zur Verdeut lichung von unterschiedlichen Ausbildungsfor men nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer Einspritzeinheit für eine Diesel-Brennkraftmaschine, bei der die vorlie gende Erfindung zur Anwendung kommen kann. Diese Ein spritzeinheit faßt eine Pumpeneinheit 2, die in einem oberen Teil des Gehäuses 1 untergebracht ist, und eine Düseneinheit 3 zusammen, die im unteren Teil des Gehäuses 1 untergebracht ist.

Die Pumpeneinheit 2 weist einen Tauchkolben 6 auf, der gleitbeweglich in einer zylindrischen Trommel 4 in axia ler Richtung aufgenommen ist, und welcher mit einem Stößel 5 am oberen Ende zusammenarbeitet. Wenn der Stößel 5 in das Gehäuse 1 mittels einer Nocke (in der Zeichnung nicht gezeigt) gedrückt wird, die von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, und zwar entgegen der Federkraft einer Schraubendruckfeder 7, und die ferner aus dem Gehäuse 1 durch die Druckschraubenfeder 7 in hin- und hergehender Weise bewegt wird, bewegt sich der Tauchkolben 6 in der zylindrischen Trommel 4 synchron mit der Drehung der Brennkraftmaschine hin und her. Eine Antriebsfläche 8 des Tauchkolbens 6 ist in einem Schlitz 10 einer Hülse 9 aufgenommen, die drehbeweglich um die zylindrische Trom mel 4 derart gelagert ist, daß der Tauchkolben 6 sich um seine axiale Mittellinie durch Drehen der Hülse 9 über einen von außen einwirkenden Steuerarm (der in der Zeichnung nicht gezeigt ist) gedreht werden kann, ohne daß die hin- und hergehende Bewegung des Tauchkolbens 6 behindert wird. Wie üblich ist das untere Ende des Tauch kolbens 6 mit einem spiralförmig verlaufenden Schlitz (in der Zeichnung nicht gezeigt) versehen, um die effek tive Hubgröße des Tauchkolbens 6 im Zusammenwirken mit einer Einlaßöffnung 12 einzustellen, die in der zylindri schen Trommel 4 vorgesehen ist, indem der Tauchkolben 6 gedreht wird.

Die Einlaßöffnung 12 steht mit der Förderkammer 11 in Verbindung, die von der zylindrischen Trommel 4 gebildet wird, und das untere Ende des Tauchkolbens 6 steht in Verbindung mit einer Kraftstofförderstrecke 14, welche eine Kraftstoffzufuhrmenge mit konstantem Förderdruck von einem Kraftstoffzufuhreinlaß 13 erhält. Das untere Ende der Kraftstofförderkammer 11 wird von einem Stirn wandteil 15 begrenzt, welches in seiner Mitte einen axialen Kraftstoffdurchgang 16 bildet, mittels welchem der unter Druck stehende Kraftstoff von der Förderkammer 11 zu einer Einspritzkammer 25 der Düseneinheit 3 gelei tet wird, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist die Düseneinheit 3 mit einem Düsenkörper versehen, welcher einen Düsenhalter körper 21, der gegen das untere Ende der Stirnwandteils 15 anliegt, ein Distanzstück 22 und einen Düsenhauptkör per 23 aufweist, der in einer Haltemutter 24 am oberen Ende aufgenommen ist und von der Haltemutter 24 an ihrem unteren Ende nach unten vorsteht. Die Haltemutter 24 ist in das Gehäuse 1 eingeschraubt und hält das Stirnwand teil 15, den Düsenhaltekörper 21, das Distanzstück 22 und den Düsenhauptkörper 23 fest zusammen.

In dem Düsenhauptkörper 23 ist die Einspritzkammer 25 ausgebildet, und in der Einspritzkammer 25 ist ein Nadel ventil 26 aufgenommen. Die Einspritzkammer 25 weist einen radial erweiterten Kraftstoffraum 27 auf, der mit der Förderkammer 11 über einen Kraftstoffdurchgang 28 in Ver bindung steht, welcher durch den Düsenhaltekörper 25, das Distanzstück 22 und den Düsenhauptkörper 23 geht und mit dem Kraftstoffdurchgang 16 des Stirnwandteils 15 in Verbindung steht.

Ein Ventilsitz 29 ist im Düsenhauptkörper 23 am Boden ende der Einspritzkammer 25 vorgesehen, welcher mit dem Nadelventil 26 zusammenarbeitet, und die konische Spitze 30 des Düsenhauptkörpers 23 ist mit einer Mehrzahl von Einspritzöffnungen 31 versehen, die sich zu dem Ventil sitz 29 öffnen.

Das Nadelventil 26 weist einen durchmessergroßen Abschnitt 33 und einen durchmesserkleinen Abschnitt 34 auf, die durch eine ringförmige Stufe 32 getrennt sind. Der durch messergroße Abschnitt 33 ist gleitbeweglich in einer Führungsbohrung 35 aufgenommen, die im Düsenhauptkörper 23 vorgesehen ist. Die äußere Umfangsfläche des durch messerkleinen Abschnitts 34 des Nadelventils 26 hat einen Abstand von der Innenumfangsfläche des Düsenhauptkörpers 23, so daß zwischen den beiden eine Einspritzkammer 25 gebildet wird. Das Nadelventil 26 ist in Richtung nach unten mittels eines Druckstifts 38 vorbelastet, der ein teilig an dem oberen Ende des Nadelventils 26 ausgebildet ist und koaxial hierzu verläuft, und es ist ein Halter 39 an dem oberen Ende des Druckstifts 38 angebracht, wobei eine Druckschraubenfeder (Druckfeder) 41 in einer Gegen druckkammer 40 aufgenommen ist, die in Verbindung mit der Kraftstofförderstrecke 14 über einen gleich verlaufenden Kraftstoffkanal 14a steht.

Wie am besten aus Fig. 5 zu ersehen ist, ist das untere Ende des Nadelventils 26 mit einer ersten konischen Flä che 37 versehen, die im Grundzustand auf dem Ventilsitz 29 unter der Wirkung der Federkraft der Druckfeder 41 sitzt, sowie mit einer zweiten konischen Fläche 36, die einen kleineren Divergenzwinkel als die erste konische Fläche 37 hat, und die zwischen der ersten konischen Fläche 37 und dem zylindrischen, durchmesserkleinen Ab schnitt 34 des Nadelventils 26 liegt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist ein kleiner Spalt G zwischen der ringförmigen, oberen Endfläche 33a des durchmessergroßen Abschnitts 33 des Nadelventils 26 und der unteren Endfläche 48 des Distanzstücks 22 um die Bohrung vorgesehen, die in dem Distanzstück zum Durchgang des Druckstiftes 38 durch diese vorgesehen ist. Dieser Spalt G bestimmt den maximalen Hub des Nadelventils 26.

Ein zentraler Tauchkolben 43 geht axial durch einen Wand abschnitt 21a in dem obersten Teil des Düsenhaltekörpers 21 und er ist darin axial gleitbeweglich aufgenommen, sowie koaxial zum Nadelventil 26 angeordnet. Wie am besten aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen ist, ist das obere Ende des zentralen Tauchkolbens 43 mit einem Kopf 46 versehen, der auf der oberen Fläche des Düsenhalte körpers 21 aufliegt, welcher eine Zwischenkammer 45 im Zusammenwirken mit dem Stirnwandteil 15 bildet. Diese Kammer 45 verbindet den Kraftstoffdurchgang 16 mit dem Kraftstoffdurchgang 28. Die Unterseite des Kopfes 46 ist mit vier Vorsprüngen 49 versehen, die in Umfangsrichtung in gleichen Abständen angeordnet sind, um die Unterseite des Kopfes 46 in einem Abstand von der oberen Fläche des Düsenhaltekörpers 21 anzuordnen. Da der Druck in der Zwischenkammer 45 im allgemeinen größer als der Druck in der Gegendruckkammer 40 ist, wird der zentrale Tauchkolben 43 im Grundzustand durch die Druckdifferenz nach unten gedrückt.

Das untere Ende des zentralen Tauchkolbens 43 ist in einem Abstand von dem oberen Ende des Halters 39, und zwar um einen kleinen Spalt G₁ angeordnet, welcher kleiner als der Spalt G zwischen dem oberen Ende des durchmesser großen Abschnitts 33 und des unteren Endes des Distanz stücks 22 ist. Dieser Spalt G₁ bestimmt die erste Hub stufe des Nadelventils 26, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird. Bei dieser bevorzugten Ausbil dungsform beläuft sich der Gesamthub G auf 200 µm, und die Größe der ersten Hubstufe G₁ ist so gewählt, daß sie in einem Bereich zwischen 20 und 30 µm liegt. Allgemein gesagt, sollte die erste Hubstufe derart gewählt werden, daß die Größe dieser ersten Hubstufe größer als 1/20 des Gesamthubs ist, und vorzugsweise sollte die Größe so gewählt werden, daß sie etwa 1/10 des Gesamthubs be trägt.

Die Düseneinheit 3 gemäß der bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung weist eine Düsenöffnung auf, wie dies am besten in Fig. 5 zu ersehen ist. Ein kleiner Spalt bildet sich zwischen der zweiten konischen Fläche 36 und dem Ventilsitz 29, zwischen welchen eine Ringkammer 42 gebildet wird. Da in dieser Düseneinheit 3 die Einspritz öffnungen 31 sich in dem Ventilsitz 29 öffnen, der in engem Kontakt mit der ersten konischen Fläche 37 des Nadelventils 36 steht, ist das Volumen des Kraftstoff raums extrem klein, da es im wesentlich lediglich die Einspritzöffnungen 31 umfaßt. Hierdurch kann das Abtropfen des Kraftstoffs im Anschluß an jeden Kraftstoffeinspritz vorgang weitgehend minimal gehalten werden, und hierdurch können die Kohlenstoffemissionen von der Brennkraft maschine reduziert werden.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der vorstehend er läuterten bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung beschrieben.

Wenn der Nockenhub Null ist, und der Tauchkolben 6 seine höchste Position entsprechend Fig. 1 einnimmt, wird Kraftstoff mit einem konstanten Förderdruck (beispiels weise etwa 1,5 bar (1,5 kg/cm²)) in die Förderkammer 11 über den Kraftstoffeinlaß 13, die Kraftstofförderstrecke 14 und die Einlaßöffnung 12 eingeleitet. Wenn der Tauch kolben 6 durch den Nockenhub nach unten gedrückt wird, wird die Einlaßöffnung 12 durch den Tauchkolben 6 ge schossen und der in der Förderkammer 11 eingeschlossene Kraftstoff wird allmählich unter Druck gesetzt und zu der Einspritzkammer 25 über die Kraftstoffdurchgänge 16 und 28 geleitet. Der Druck des Kraftstoffs in dieser Stufe ist extrem hoch und kann beispielsweise etwa 1500 bar (1500 kg/cm²) erreichen.

Der Kraftstoffdruck in der Einspritzkammer 25 wirkt auf die ringförmige Stufe 32 des Nadelventils 26 und die zweite konische Fläche 36, und, wenn sich ein ausrei chender Druck aufgebaut hat, wird hierdurch das Nadel ventil 26 entgegen der Federkraft der Druckfeder 41 niedergedrückt. Da der zentrale Tauchkolben 43 einem Druck ausgesetzt ist, der im wesentlichen gleich dem Druck in der vorstehend genannten Einspritzkammer 25 ist, ist die nach oben gerichtete Bewegung des Nadel ventils 26 begrenzt, wenn es gegen das untere Ende des zentralen Tauchkolbens 43 nach Durchlaufen des Wegs G₁ anliegt. Bei der ersten Hubstufe des Nadelventils 26 bildet sich daher ein kleiner Spalt zwischen der ersten konischen Fläche 37 des Nadelventils 26 und dem Ventil sitz 29 des Düsenhauptkörpers 23, und es wird eine ge wisse Kraftstoffmenge in die Brennkammer der Brennkraft maschine über die Einspritzöffnungen 31 eingespritzt.

Da jedoch jegliche weitere Hubbewegung des Nadelventils 26 durch den zentralen Tauchkolben 43 begrenzt ist, ist die Kraftstoffeinspritzrate bzw. die Kraftstoffeinspritz menge begrenzt, bis sich ein ausreichender Druck in der Einspritzkammer 25 aufgebaut hat, um das Nadelventil 26 entgegen des auf den zentralen Tauchkolben 43 wirkenden Drucks zu heben. Durch diese Begrenzung der anfänglichen Kraftstoffeinspritzmenge wird das Auftreten des Klopfens möglichst gering gehalten, und die Brennkraftmaschinen geräusche lassen sich reduzieren.

Wenn sich der Tauchkolben 6 weiter nach unten bewegt und der Kraftstoffdruck in der Förderkammer 11 ansteigt, bewirkt die entsprechende Zunahme des Kraftstoffdruckes in der Einspritzkammer 25 eine weitere nach oben ge richtete Bewegung des Nadelventils 26 entgegen der kom binierten Kraft aus der Federkraft der Druckfeder 41 und des auf den zentralen Tauchkolben 43 einwirkenden Kraftstoffdruckes, wobei der Kraftstoffdruck auf die erste konische Fläche 37 zusätzlich zu der zweiten konischen Fläche 36 und die ringförmige Stufe 32 ein wirkt. Wenn die ringförmige, obere Endfläche 33a des durchmessergroßen Abschnitts 33 des Nadelventils 25 schließlich gegen die untere Endfläche 48 des Distanz stücks 22 anliegt, kommt die nach oben gerichtete Be wegung des Nadelventils 26 zum Stillstand. Bei dieser zweiten Hubstufe des Nadelventils 26 wird der Spalt zwischen der ersten konischen Fläche 37 des Nadel ventils 26 und dem Ventilsitz 29 so groß wie möglich, und es wird eine Kraftstoffmenge über die Einspritz öffnungen 31 mit hohem Druck eingespritzt.

Da der Kraftstoffdruck in der Einspritzkammer 25 lang samer als eine gewisse Größe infolge dieser zweistufigen Kraftstoffeinspritzung abfällt, wird das Nadelventil 26 in die Ausgangsposition unter Einwirkung der Federkraft der Druckfeder 41 zurückgeführt, und die erste konische Fläche 37 des Nadelventils 36 kommt in Kontakt mit dem Ventilsitz 29. Dann ist ein vollständiger Zyklus der Kraftstoffeinspritzung beendet. Der Tauchkolben 6 wird dann durch die Wirkung der Rückholfeder 7 nach oben ge drückt, wenn dies entsprechend dem Profil der Antriebs nocke möglich ist, und es wird eine neue Kraftstoffmenge in die Förderkammer 11 eingeleitet.

Fig. 6 und 7 zeigen verschiedene bevorzugte Ausbil dungsformen der Düseneinheit.

Bei der Ausbildungsform nach Fig. 6 ist die erste koni sche Fläche in zwei Abschnitte 51 und 54 durch einen ringförmigen Raum 55 unterteilt, der von einer Schulter fläche 52 des oberen Teils 51 der ersten konischen Fläche gebildet wird, und ein zylindrischer Stift 53 mit einem verminderten Durchmesser erstreckt sich zwischen den beiden Teilen 51 und 54. Daher bildet sich ein beträcht liches Raumvolumen durch den ringförmigen Raum 55 und die Einspritzöffnungen 31, was aber zu einer gleich förmigen Einspritzung von den Einspritzöffnungen 31 beiträgt, wobei der ringförmige Raum 35 als ein völlig ausgefüllter Raum dient.

Die Ausführungsform nach Fig. 7 ist ähnlich jener nach Fig. 5, aber die Breite der ersten konischen Fläche 56 ist kleiner als die in Fig. 5 gezeigte. Daher ist der Abschnitt d₁ zwischen dem unteren Rand der ersten koni schen Fläche 56 und der unteren Randlinie der Einspritz öffnungen 31 der Düseneinheit nach Fig. 7 kleiner als der entsprechende Abstand d der Düseneinheit in Fig. 5. Daher wird bei dieser bevorzugten Ausbildungsform eben falls ein beträchtlich größerer Kammerraum 57 an dem unteren Ende der Spitze 30 der Düseneinheit 3 gebildet.

Da somit bei der Erfindung der Hub des Nadelventils in zwei Stufen entsprechend dem Anstieg des Kraftstoff einspritzdruckes vorgenommen wird, läßt sich die Steue rung des Ventilöffnungsdruckes einfach vornehmen, und insbesondere läßt sich die Menge des zu Beginn einge spritzten Kraftstoffes feinfühlig einstellen. Somit bietet die vorliegende Erfindung einen beträchtlichen Vorteil bei der Verminderung der Verbrennungsgeräusche bei Diesel-Brennkraftmaschinen. Ferner stellt die Er findung eine kompakte Auslegung der Einspritzdüse be reit.

Zusammenfassend gibt die Erfindung eine Kraftstoffein spritzdüse an, die ein Nadelventil aufweist, das von einem Ventilsitz entgegen der Federkraft einer Druck feder durch die Aufnahme des Druckes von dem einzu spritzenden Kraftstoff abgehoben wird. Die Hubbewegung des Nadelventils bewirkt daher, daß der einzuspritzende Kraftstoff in die Brennkammer einer Brennkraftmaschine eingeführt wird. Die Hubbewegung des Nadelventils läuft in zwei Stufen insbesondere dadurch ab, daß die Menge des zu Beginn eingespritzten Kraftstoffes reduziert wird, um das Klopfen der Brennkraftmaschine zu vermin dern. Dies wird dadurch erreicht, daß ein beweglicher, zylindrischer Tauchkolben vorgesehen wird, der an dem Nadelventil bei einer gewissen Hubbewegung anliegt und die weitere Hubbewegung des Nadelventils dadurch dros selt, daß es mit dem Druck von dem einzuspritzenden Kraftstoff beaufschlagt wird. Daher wird die Zunahme der Kraftstoffeinspritzmenge auf eine optimale Größe gedrosselt.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzdüse, umfassend:

- einen Düsenkörper (21, 22, 23) mit wenigstens einer Kraftstoff einspritzöffnung (31) zur Kraftstoffeinspritzung in eine Brenn kammer einer Brennkraftmaschine, wobei der Düsenkörper (21, 22, 23) bildet:
eine erste Kammer (25), welche mit einem Kraftstoffeinspritz druck einer Kraftstoffeinspritzpumpe beaufschlagbar ist,
eine zweite Kammer (40), welche mit einem den Kraftstoffein spritzdruck unterschreitenden Gegendruck beaufschlagbar ist,
und eine mit dem Kraftstoffeinspritzdruck der Kraftstoffeinspritz pumpe beaufschlagbare dritte Kammer (45), wobei die dritte Kammer (45) über einen im Düsenkörper (21, 22, 23) ausgebilde ten Kraftstoffdurchgang (28) zur Weiterleitung von unter dem Kraftstoffeinspritzdruck stehendem Kraftstoff zu der wenigstens einen Kraftstoffeinspritzöffnung (31) mit der ersten Kammer verbunden ist;
- eine im Düsenkörper (21, 22, 23) gleitbeweglich gelagerte Ventilnadel (26) mit einer ersten Druckaufnahmefläche (32, 36) zur Aufnahme des Kraftstoffeinspritzdrucks und mit einer Kontaktfläche (37; 51; 56), die mit einem in der ersten Kammer (25) stromaufwärts der wenigstens einen Kraftstoffeinspritzöff nung (31) ausgebildeten Ventilsitz (29) zusammenwirkt;
- eine Druckfeder (41), die die Ventilnadel (26) gegen den Ventil sitz (29) drückt, wobei die Ventilnadel (26) von dem Ventilsitz (29) abhebbar ist, wenn die vom Kraftstoffeinspritzdruck an der ersten Druckaufnahmefläche (32, 36) der Ventilnadel (26) hervorgerufene Kraft größer ist als die Federkraft der Druckfeder (41); und
- ein Druckelement (43, 46) mit einem Tauchkolben (43) und mit einem Kopf (46), wobei das Druckelement (43, 46) in einer Lageröffnung eines zwischen der zweiten Kammer (40) und der dritten Kammer (45) angeordneten Wandabschnitts (21a) des Düsenkörpers (21) zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbar gelagert ist,

wobei die Ventilnadel (26) in einer Zwischenstellung ihrer Hubbewegung in Richtung weg vom Ventilsitz (29) mit ihrem kontaktflächenfernen Ende mit einem in der zweiten Kammer (40) angeordneten Ende des Druckelements (43) in Kontakt kommt und wobei die Ventilnadel (26) bei ihrer weiteren Hubbewegung in Richtung weg vom Ventilsitz (29) das Druckelement (43) in die zweite Position verschiebt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Tauchkolben (43) in der Lageröffnung des Wandabschnitts (21a) gleitbeweglich gelagert ist und daß der Kopf (46) in der dritten Kammer (45) angeordnet ist und an seiner dem Wandabschnitt (21a) zugewandten Unterseite mit Vorsprüngen (49) versehen ist, mit denen der Kopf (46) in der ersten Position des Druckelements (43) am Wandabschnitt (21a) anliegt.

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (43) als zylindrischer Schaft ausgebildet ist.

3. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (41) als eine den Tauchkolben (43) des Druckelements (43, 46) koaxial umschließende Schraubendruckfe der ausgebildet ist, die zwischen dem Wandabschnitt (21a) und der Ventilnadel (26) im Inneren der zweiten Kammer (40) angeordnet ist.

4. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (26) mit einer ringförmigen Schulterfläche (52) versehen ist, und daß der Düsenkörper (22) mit einer korrespondierenden unteren Endfläche (48) versehen ist, wobei die in Richtung weg vom Ventilsitz (29) gerichtete Hubbewegung der Ventilnadel (26) durch In-Kontakt-Treten der ringförmigen Schulterfläche (52) und der oberen Endfläche begrenzt ist.

5. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (23) einteilig mit einer Kraftstoffeinspritzpumpeneinheit (2) verbunden ist, und daß die erste Kammer (25) mit dem Inneren einer zylindrischen Trommel (4) der Kraftstoffeinspritzpumpeneinheit (2) über einen Kraftstoffdurchgang (16) in einem Stirnwandteil (15) der zylindrischen Trommel (4) direkt verbunden ist.