DE3841322C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei einer aus der DE-AS 12 49 015 bekannten Kraftstoffeinspritzdüse dieser Art ist der die Vor- und die Haupteinspritzung druckabhängig steuernde Steuerschieber in einem Anschlußstutzen angeordnet, der sich am Düsenhalter quer zu dessen Längsachse erstreckt. Ebenso be­ findet sich die Rückführfeder für den Steuerschieber in einem zu dem Anschlußstutzen gleichachsig ausgerichteten, am Düsenhalter quer ab­ stehenden zweiten Stutzen. Eine solche Ausgestaltung der Kraftstoff­ einspritzdüse hat den Nachteil, daß die beiden seitlich vom Düsen­ halter weit abstehenden Stutzen den Anwendungsbereich der Einspritz­ düse stark einschränken, bzw. einen Einsatz in Maschinen mit beeng­ ten Platzverhältnissen überhaupt unmöglich machen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoff­ einspritzdüse der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß der Durch­ messer des Düsenhalters nicht oder nur unwesentlich größer bemessen ist als bei einer Einspritzdüse ohne zusätzlichen Steuerschieber.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe entsprechend den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Eine derart ausgebildete Kraftstoffeinspritzdüse hat den Vorteil, daß sie aufgrund der kompakt ausgebildeten Steuereinrichtung und deren platzsparender Anordnung wie eine Einspritzdüse ohne zusätzliche Steuereinrichtung für die Vor- und Haupteinspritzung in der Brennkraftmaschine einbaubar ist. Ferner hat sie den Vorteil, daß aufgrund der teilweisen Kraftstoffzuleitungsführung zur Druck­ kammer über die innerhalb der Ventilnadel verlaufende Kanalverbin­ dung ein sonst hierfür innerhalb des Düsenkörpers benötigter, den Durchmesser des Düsenkörpers vergrößernder Platzbedarf entfällt. Außerdem läßt sich durch das Vorhandensein von ortsfesten Wanddurch­ brüchen im Düsenkörper im Bereich der drosselnden und nichtdrosseln­ den Verbindung zur Druckkammer hin bei der erfindungsgemäßen Ein­ spritzdüse, wie bei der Einspritzdüse gemäß der DE-AS 12 49 015 der zeitliche Ablauf der einzelnen Einspritzphasen exakt einhalten und außerdem erreichen, daß die Ventilnadel in der Einspritzpause zwischen Vor- und Haupteinspritzung mit Sicherheit zurück in die Schließstellung gelangt.

Anders liegt der Fall dagegen bei der aus der DE-PS 8 29 682 bekannt­ gewordenen Kraftstoffeinspritzdüse, bei der der Steuerschieber als Steuerhülse verschiebbar auf der Ventilnadel gelagert und in einem Bereich des Düsenkörpers angeordnet ist, welcher stromauf der Füh­ rungsbohrung für die Ventilnadel im Düsenkörper liegt, wobei einer­ seits der Steuerschieber in einer Bohrung im Düsenkörper verschieb­ bar gelagert und andererseits die Ventilnadel in Fortsetzung der Führungsbohrung nochmals im Steuerschieber geführt ist. Der Steuer­ schieber begrenzt mit einer Druckschulter eine erste Druckkammer, in die eine Kraftstoffzuleitung führt. Von dort gelangt der Kraftstoff für die Voreinspritzung über enge Bohrungen im Steuerschieber und für die Haupteinspritzung über axial dazu versetzt in diesem ange­ ordnete größere Bohrungen sowie in beiden Fällen über eine an­ schließende Kanal-Verbindung in der Ventilnadel in eine dem Ventil­ sitz unmittelbar vorgelagerte, zweite Druckkammer, in welcher der Kraftstoffeinspritzdruck an der Druckschulter der Ventilnadel im Öffnungssinn angreift. Beim Einspritzvorgang werden zunächst der Steuerschieber und die Ventilnadel in gleicher Richtung bewegt, wo­ bei am Ende der Voreinspritzung die Ventilnadel bereits ihren vollen Hub bis an einen Anschlag ausgeführt hat. Danach bewegt sich der Steuerschieber unter dem Einfluß des weiter ansteigenden Kraftstoff­ einspritzdruckes allein weiter, wobei er die Verbindung zwischen den beiden Druckkammern kurzzeitig unterbricht, bevor er die ungedros­ selte Verbindung aufsteuert. Diese Ausführung führt auch bei sorg­ fältiger Abstimmung der Schließfeder für die Ventilnadel mit der Rückstellfeder für den Steuerschieber zu Ungenauigkeiten bei der Vor- und Haupteinspritzung und deshalb zu unzulässig hohen HC-Emissionen, zumal auch die Nadel in der Einspritzpause zwischen Vor- und Haupteinspritzung nicht in ihre Schließlage gelangt. Außer­ dem erfordert die Führung der Ventilnadel in einer Führungsbohrung im Düsenkörper und gleichzeitig im Steuerschieber große Sorgfalt bei der Fertigung der Teile, wenn die Leckage des Kraftstoffs in trag­ baren Grenzen bleiben soll.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den beiden Unteransprüchen entnehmen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn ge­ mäß Anspruch 2 der zweite Wanddurchbruch im Düsenkörper an seinem, dem Steuerschieber abgewandten Ende unmittelbar in die Druckkammer mündet. Durch diese, die Kanalverbindung in der Düsennadel umgehen­ de, unmittelbare Verbindung der Kraftstoffzuleitung mit der Druck­ kammer bei der Haupteinspritzung wird erreicht, daß die Kanalver­ bindung in der Ventilnadel aus entsprechend enger bemessenen Kanälen bestehen kann und daher auch schlankere Ventilnadeln ohne untragbare Festigkeitseinbußen Verwendung finden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 in vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt durch den brennraumseitigen Abschnitt der erfindungsgemäßen Einspritzdüse, und Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.

Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, der über eine Zwischenscheibe 12 mit Hilfe einer Überwurfmutter 14 an einem Düsenhalter 16 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist ein Ventilsitz 18 strom­ auf eines Sacklochs 20 gebildet, aus welchem Spritzlöcher 22 ausmün­ den. Der Düsenkörper 10 hat ferner eine Führungsbohrung 24 für den im Durchmesser vergrößerten Führungsabschnitt 26 einer Ventilnadel 28, die von einer in einer Federkammer 30 des Düsenhalters 16 angeordne­ ten Schließfeder 32 über ein Druckstück 34 gegen den Ventilsitz 18 gedrückt ist. Die Ventilnadel 28 hat oben einen im Durchmesser abge­ setzten Zapfen 36, der an einer Schulter 38 in den Führungsabschnitt 26 der Ventilnadel 28 übergeht. Die Schulter 38 begrenzt zusammen mit der unteren Stirnseite der Zwischenscheibe 12 den Gesamthub h_g der Ventilnadel 28.

Im Düsenkörper 10 ist unterhalb der Führungsbohrung 24 eine Druck­ kammer 40 gebildet, von der ein die Ventilnadel 28 umgebender Ring­ raum 42 zum Ventilsitz 18 führt und die oben teilweise durch eine Druckschulter 44 der Ventilnadel 28 begrenzt ist. Parallel neben der Führungsbohrung 24 für die Ventilnadel 28 ist eine Steuerbohrung 48 für einen Steuerschie­ ber 50 angeordnet, der dazu vorgesehen ist, eine Kraftstoff-Zuleitung 52, die in bekannter Weise durch Bohrungen und stirnseitige Ringnuten in den Teilen führt, in einer Voreinspritz­ phase gedrosselt und in einer Haupteinspritzphase ungedrosselt mit der Druckkammer 40 zu verbinden. Außerdem soll zwischen diesen bei­ den Phasen die Verbindung zur Druckkammer 40 kurzzeitig unterbrochen werden und die Ventilnadel 28 vorübergehend in die Schließstellung zurückgelangen.

Der Steuerschieber 50 hat eine zentrale Sackbohrung 54, in welche die Kraftstoff-Zuleitung 52 über eine stirnseitige Ringnut 56 in der Zwischenscheibe 12 einmündet. Eine Rückführfeder 58, die an einem Zwischenboden 60 des Steuerschiebers 50 angreift, führt den Steuer­ schieber 50 nach oben in eine erste Endposition, in welcher er an der unteren Stirnseite der Zwischenscheibe 12 anliegt. Die Steuer­ bohrung 48 ist ebenfalls als Sackbohrung ausgeführt und unten durch einen Boden 62 begrenzt, welcher einen Anschlag für den Steuerschie­ ber 50 in dessen zweiter Endposition bildet. Der unterhalb des Zwi­ schenbodens 60 liegende Bereich 64 der Steuerbohrung 48 ist über eine in Fig. 2 gestrichelt dargestellte Leckölbohrung 66 und eine Längsnut 67 am Umfang des Düsenkörpers 10 mit einem Ringraum 68 innerhalb der Überwurfmutter 14 verbunden, von welchem eine Querbohrung in der Zwischenscheibe 12 oder dem Düsenhalter 16 in die Federkammer 30 führt, die ihrerseits einen externen Leckölanschluß hat.

Der Düsenkörper 10 hat in dem zwischen der Führungsbohrung 24 und der Steuerbohrung 48 liegenden Wandbereich einen ersten Wanddurchbruch 70, der in der dargestellten ersten Endposition des Steuerschiebers 50 mit einem ersten Öffnungsquerschnitt in Form von einem oder mehreren drosselnden ersten Steuerschlitzen 72 im Steuerschieber 50 korrespondiert, die über den Umfang verteilt nebeneinander liegend von der Sackbohrung 54 abgehen. Die Ventilnadel 28 ist ferner umfangsseitig mit einer Ringnut 74 versehen, die über eine Kanalverbindung, bestehend aus zwei im axialen Abstand zueinander angeordnete Querbohrungen 75, 76 und eine diese verbindende und federseitig nachträglich verschlossene Längsbohrung 78 ständig mit der Druckkammer 40 verbunden ist. Der Düsenkörper 10 ist mit einem zweiten Wanddurchbruch 80 versehen, der ausgehend von der Druckkammer 40, in der Führungsbohrung 48 des Steuerschiebers 50 mündet und diesem in dessen erster Endposition verschlossen wird. Der Steuerschieber 50 weist axial versetzt zu den drosselnden Steuerschlitzen 72 als zweiten Steueröffnungsquerschnitt einen Kranz von zweiten Steuerschlitzen 82 auf die einen größeren Durchgangsquerschnitt als die ersten Steuerschlitze 72 haben und in der zweiten Endposition des Steuerschiebers 50 mit dem zweiten Wanddurchbruch 80 korrespondieren. In der zweiten Endposition des Steuerschiebers 50 stellen die zweiten Steuerschlitze 82 eine ungedrosselte Verbindung der Kraftstoff-Zuleitung 52 mit der Druckkammer 40 her.

Im Betrieb der Einspritzdüse gelangt der Kraftstoff in einer Voreinspritzphase über die drosselnden ersten Steuerschlitze 72, den Wanddurchbruch 70 und die Kanalverbindung 74 bis 78 in der Ventilnadel 28 gedrosselt in die Druckkammer 40, so daß beim Abheben der Ventilnadel 28 vom Ventilsitz 18 nur eine begrenzte Kraftstoffmenge ausgespritzt wird. Gleichzeitig bewegt sich der Steuerschieber 50 unter dem Einfluß des auf seine obere Ringstirnseite und einen Zwischenboden 60 einwirkenden Kraftstoffeinspritzdruckes entgegen der Kraft der Rückführfeder 58 nach unten, wobei er zunehmend die über den ersten Wanddurchbruch 70 führende gedrosselte Verbindung zur Druckkammer 40 weiter verengt und schließlich ganz unterbricht. Der Steuerschieber 50 muß danach erst einen gewissen Weg nach unten zurücklegen, bevor er die über die größeren zweiten Steuerschlitze 82 führende, ungedrosselte Verbindung der Kraftstoff-Zuleitung 52 mit der Druckkammer 40 freigibt. In dieser Zeit setzt die Ventilnadel 28 unter dem Einfluß ihrer Schließfeder 32 vorübergehend auf den Ventilsitz 18 auf, wodurch schädliche HC-Emissionen vermieden werden. Die Geschwindigkeit des Steuerschiebers 50 kann durch den Durchmesser der Leckölbohrung 66 eingestellt werden. Nach Beendigung des Arbeitsspieles drückt die Rückführfeder 58 den Steuerschieber 50 wieder an den oberen Anschlag der Zwischen­ scheibe 12 zurück. Unterstützt werden kann sie dabei von einem vergrößerten Entlastungsvolumen eines Pumpendruckventils.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung läßt sich ohne wesentliche Ände­ rungen an Pumpe, Leitung und Düsenhalter 16 allein durch den in den Düsenkörper 10 integrierten Steuerschieber 50 die gewünschte Voreinspritzung hervorrufen. Die Voreinspritzmenge und der zeit­ liche Abstand zur Haupteinspritzung lassen sich über geometrische Parameter fest einstellen. Anstelle der durch Erodieren herstellbaren Steuerschlitze 72, 82 könnte der Steuerschieber an den entsprechen­ den Stellen auch mit Ringnuten am Außenumfang versehen sein, die über Querbohrungen mit der zentralen Sackbohrung 54 verbunden sind. Ferner könnte die drosselnde Wirkung während der Voreinspritzung auch durch eine entsprechende Gestaltung des Wanddurchbruches 70 bzw. der Kanalverbindung 74-78 in der Ventilnadel erzeugt werden.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzdüse für die Vor- und Haupteinspritzung bei einer Brennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper, in welchem in einer Führungsbohrung eine beim Öffnungshub gegen die Kraft einer Schließ­ feder und entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung von einem Ventil­ sitz abhebende Ventilnadel verschiebbar gelagert ist, die im Bereich einer dem Ventilsitz vorgelagerten Druckkammer eine Druckschulter aufweist, an welcher der Kraftstoffeinspritzdruck in Öffnungsrich­ tung der Ventilnadel angreift, ferner mit einem in einer Steuer­ bohrung innerhalb der Einspritzdüse verschiebbar gelagerten Steuer­ schieber, der mit einer Sackbohrung versehen ist, in welche axial eine Kraftstoffzuleitung ständig einmündet, und der von einer Rückführ­ feder gegen eine durch einen kraftstoffzufuhrseitig angeordneten, gehäusefesten Anschlag vorgegebene erste Endposition gedrückt und entgegengesetzt dazu vom Kraftstoffeinspritzdruck in eine zweite Endposition verstellbar ist, wobei der Steuerschieber eine erste, gedrosselte Verbindung und eine zweite, ungedrosselte Verbindung der Kraftstoffzuleitung mit der Druckkammer derart steuert, daß während der Voreinspritzphase, beginnend in der ersten Endposition des Steuerschiebers, die erste, gedrosselte Verbindung über einen von der Sackbohrung seitlich abgehenden Steueröffnungsquerschnitt in der Wand des Steuerschiebers freigegeben ist, während eines folgenden Teilhubs des Steuerschiebers beide Verbindungen vorübergehend voll­ ständig unterbrochen sind, und in der zweiten Endposition des Steuerschiebers während der Haupteinspritzphase die zweite, unge­ drosselte Verbindung freigegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Steuerbohrung (48) für den Steuerschieber (50) parallel ne­ ben der Führungsbohrung (24) für die Ventilnadel (28) im Düsen­ körper (10) angeordnet ist,
• b) in der Wand des Steuerschiebers (50) außer dem ersten Steuer­ öffnungsquerschnitt (72) für die gedrosselte Verbindung axial dazu versetzt ein zweiter, von der Sackbohrung (54) seitlich abgehender Steueröffnungsquerschnitt (82) für die ungedrosselte Verbindung der Kraftstoffzuleitung zur Druckkammer angeordnet ist,
• c) der Wandbereich des Düsenkörpers (10) zwischen der Führungsbohrung (24) für die Ventilnadel (28) und der Steuerbohrung (48) für den Steuerschieber (50) einen in der ersten Endposition des Steuer­ schiebers (50) mit dessen erstem Steueröffnungsquerschnitt (72) korrespondierenden ersten Wanddurchbruch (70) aufweist, der zu­ mindest in Schließstellung und während des Anfangshubs der Ven­ tilnadel (28) über eine innerhalb derselben verlaufende, in der Druckkammer (40) ausmündende Kanalverbindung (74, 75, 76, 78) mit lezterer in Verbindung steht, und daß
• d) der Düsenkörper (10) mit einem zweiten Wanddurchbruch (80) versehen ist, der einerseits in der Steuer­ bohrung (48) für den Steuerschieber (50) mündet, sowie in der zwei­ ten Endposition des Steuerschiebers (50) mit dessen zweitem Steueröffnungssquerschnitt (82) korrespondiert, und anderer­ seits zumindest während der Haupteinspritzphase mit der Druckkammer (40) in Verbindung steht.

2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wanddurchbruch (80) im Düsenkörper (10) an seinem dem Steuerschieber (50) abgewandten Ende unmittelbar in die Druckkammer (40) mündet.

3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Erzielung der gedrosselten Verbindung zwischen Kraftstoffzuleitung (52) und Druckkammer (40) der erste Steueröff­ nungsquerschnitt (72) im Steuerschieber (50) in Form von einem oder mehreren drosselnden Steuerschlitzen ausgebildet ist.