DE3906205C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einer eine Vor- und Haupteinspritzung bewirkenden Drosselzapfendüse, nach den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Die insbesondere bei Vorkammerbrennkraftmaschinen übliche Auf­ teilung der Einspritzung in eine Vor- und Haupteinspritzung ermöglicht eine über den Drehzahl- und Lastbereich verbesserte Verbrennung mit geringer Geräuschentwicklung. Aus der DE-OS 33 42 477 ist eine Einspritzvorrichtung mit einem Zweifeder-Dü­ senhalter bekannt, bei der ein Paket von Tellerfedern im Zu­ sammenwirken mit der Düsennadel die Voreinspritzung und ein weiteres Paket von Tellerfedern im Zusammenwirken mit einem Anschlagkörper als Anschlaghülse und der Düsennadel die Haupt­ einspritzung bewirken.

Eine derartige Kraftstoffeinspritzvorrichtung hat aufgrund der Federsteifigkeiten sowie der bewegten Massen eine ausgeprägte Eigendynamik, so daß sich das gewünschte Einspritzgesetz über den gesamten Drehzahlbereich nicht realisieren läßt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, bei einer Kraftstoff­ einspritzvorrichtung der gattungsgemäßen Art den Einfluß der auf die Kraftstoffeinspritzvorrichtung wirkenden Eigendynamik zu minimieren bei gleichzeitiger Realisierung einer drehzahlunabhängigen Kraftstoffeinspritzung mit wählbarem zeitlichem Abstand zwi­ schen der Vor- und Haupteinspritzung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im Kenn­ zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die besondere Ausbildung des brennraumseitigen Düsenna­ delendes im Bereich des Drosselzapfens ist eine Einspritzpause zwischen der Vor- und Haupteinspritzung erreichbar, die durch die niederdruckseitig angeordnete und betriebsparameterabhängig gesteuerte Stelldrossel im Zusammenwirken mit dem auf die Dü­ sennadel nach dem Voreinspritzhub einwirkenden Anschlagkörper zeitvariierbar ist. Die zwischen dem als kraftstoffgefüllten Hydrauliksteuerraum ausgebildeten Federraum der zweiten Rück­ stellfeder und dem niederdruckseitigen Teil des Kraftstoffver­ sorgungssystems der Brennkraftmaschine vorgesehene Stelldrossel bestimmt die Kraftstoffabflußrate aus dem Hydrauliksteuerraum und damit den Einfluß auf den nachgiebig gelagerten Anschlag­ körper und der Düsennadel. Somit ist ein dem Bedarf der Brenn­ kraftmaschine anpaßbarer Einspritzverlauf durchführbar.

Aus der DE-OS 22 42 344 ist zwar eine auf die Düsennadel ein­ wirkende Steuerungsmöglichkeit über eine verstellbare Drossel - von einer betriebsabhängigen Verstellbarkeit der Drossel ist hier nicht die Rede - bekannt. Jedoch erfolgt die Beeinflussung der hier ohne Einspritzpause vorgenommenen Vor- und Hauptein­ spritzung hochdruckseitig und drehzahlabhängig bei der nur mit einer Feder arbeitenden Einspritzdüse durch die Beaufschlagung eines Kolbens, der zusätzlich zur Feder auf die Nadel wirkt, wodurch eine einstellbare Drucksteigerung bis zur vollen Freigabe des Spritzlochquerschnitts erreicht wird.

Aus der DE-OS 8 55 486 (Abb.2) ist außerdem eine Drosselzapfen­ düse mit Vor- und Haupteinspritzung einschließlich einer zwi­ schengeschalteten Einspritzpause bekannt. Hier ist jedoch le­ diglich auf die Trennung zwischen der Vor- und Haupteinsprit­ zung abgehoben, die sich durch drei mit dem Spritzloch zusam­ menwirkende und durchmessermäßig unterschiedlich große Hubab­ schnitte am Nadelzapfen ergibt. Eine zusätzliche Beeinflussung des Einspritzverlaufs ist hier nicht vorgesehen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung lassen sich den Un­ teransprüchen entnehmen.

Das im Anspruch 2 enthaltene Merkmal ist zwar aus der US-PS 17 35 710 an sich bekannt, jedoch wirkt hier der Nadelhubbegrenzer in einer Lochdüse als Anschlag für die maximale Einspritzmenge bei hoher Motorlast und Motordrehzahl.

Ebenfalls bekannt (DE-OS 27 11 393) sind die Maßnahmen gemäß Anspruch 3, einen Anschlagkörper als tassenförmigen Kolbenboden auszubilden und diesen als Abstützung für eine Rückstellfeder vorzusehen. Sie sind aber auch hier an einer Lochdüse reali­ siert, deren Anschlagkörper lediglich mit der Düsennadel, also nicht noch zusätzlich mit einem Nadelhubbegrenzer zusammen­ wirkt.

Die Ausgestaltung des Drosselzapfens an der Düsennadel gemäß Anspruch 5 ist in angenäherter Form in der DE-PS 9 16 011 auf­ gezeigt, aber hier liegt ein anderes Zusammenwirken zwischen Drosselzapfen und Spritzloch vor, da aufgrund des zusätzlich konischen Spritzlochs während des Öffnungshubes der Düsennadel eine stetige Zunahme des Durchlaßquerschnittes bzw. Drossel­ ringspaltes erfolgt.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei die Zeichnung die Kraftstoffeinspritzvorrich­ tung in einer teilweise geschnittenen Darstellung zeigt.

Eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 1 für eine luftverdichtende selbstzündende Brennkraftmaschine besteht aus einer Drossel­ zapfendüse 2 mit einer im Düsenkörper 3 gegen die Kraft einer ersten Rückstellfeder 4 wirkenden Düsennadel 5 sowie aus einem auf der Rückseite der Düsennadel angeordneten nachgiebigen An­ schlagkörper 6, der einer zweiten Rückstellfeder 8 entgegen­ wirkt und in einem als kraftstoffgefüllten Hydrauliksteuerraum 7 ausgebildeten Federraum geführt ist.

Der Anschlagkörper 6 hat die Gestalt eines tassenförmigen Kol­ bens, dessen der Düsennadel 5 zugewandter Kolbenboden 9 als Abstützung für die zweite Rückstellfeder 8 dient, die den Kol­ ben an einen Anschlag 10 eines Gehäuseteiles 11 drückt. Bei Ausgangslage der Düsennadel 5 und des Kolbens ergibt sich ein durch "h" gekennzeichneter Abstand.

Der Hydrauliksteuerraum 7 ist durch eine eine Stelldrossel 12 aufweisende Leitung 13 mit der Niederdruckseite des Kraft­ stoffversorgungssystems verbunden, ebenso eine mit einem zum Hydrauliksteuerraum 7 hin öffnenden Rückschlagventil 14 versehene Auffülleitung 15 zur Kraftstoffbefüllung des Hydrau­ liksteuerraumes 7.

Die die Durchflußrate bestimmende Stelldrossel 12 arbeitet in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, wie Last, Temperatur usw.

Der Öffnungshub der Düsennadel 5 ist durch einen in den Hy­ drauliksteuerraum 7 hineinragenden verstellbaren Nadelhubbegrenzer 16 begrenzt. Die Verstellung kann mechanisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen.

Die Düsennadel 5 sitzt mit ihrem Nadelsitz 5′ auf dem Ventil­ sitz 17 auf und reicht mit ihrem durch eine Eindrehung 21′ ge­ bildeten Drosselzapfen 21 unter Bildung eines Drosselring­ spaltes 22 durch das Spritzloch 19 hindurch in den Brennraum 20. Im Anschluß an den Drosselzapfen 21 befindet sich ein ge­ genüber diesem im Durchmesser erweiterter, dem Spritzloch­ durchmesser entsprechender zylindrischer Abschnitt 23, der bei Schließlage der Düsennadel 5 um den Voreinspritzhub der Nadel aus dem Spritzloch 19 in den Brennraum 20 hinein austaucht. An den zylindrischen Abschnitt 23 schließt sich ein kegelstumpf­ förmiger Endabschnitt 23′ an.

Wirkungsweise

Beim Abheben der Düsennadel 5 vom Ventilsitz 17 infolge des Kraftstoffdrucks entgegen der Kraft der ersten Rückstellfeder 4 wird der durchlaßbestimmende Drosselringspalt 22 freigegeben. Die Voreinspritzung setzt ein und wird beendet, sobald der kegelstumpfförmige Endabschnitt 23' das Spritzloch 19 verschließt. Nach Zurücklegen des Weges h trifft die Düsen­ nadel 5 auf den Anschlagkörper 6 auf und durch die von der Dü­ sennadel auf den Anschlagkörper 6 übertragene Kraft wird im Hydrauliksteuerraum ein Druck aufgebaut. Die Durchflußmenge an der Stelldrossel 12 wird durch den Druck im Hydrauliksteuerraum 7 und den Drosselquerschnitt bestimmt. Die Drehzahlabhängigkeit des Drucks wird dabei durch Steuerung des Drosselquerschnitts ausgeglichen. Die Ansteuerung kann auf mechanischem hydrau­ lischem oder elektrischem Wege erfolgen. Die Haupteinspritzung beginnt, sobald die Düsennadel mit ihrem kegelstumpfförmigen Endabschnitt 23' entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung wieder aus dem Spritzloch austaucht und zugleich den Anschlagkörper 6 gegen den im Hydrauliksteuerraum 7 herrschen­ den und steuerbaren Druck und gegen die Kraft der zweiten Rückstellfe­ der 8 überdrückt. Die Dauer der Haupteinspritzung wird durch den Druck im Druckraum 24 und den Durchlaßquerschnitt im Dü­ senbereich bestimmmt. Dieser Durchlaßquerschnitt wird durch den variablen Nadelhubbegrenzer 16 gesteuert.

Claims (5)

1. Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine luftverdichtende Brennkraftmaschine mit einer eine Vor- und Haupteinspritzung bewirkenden Drosselzapfendüse, die eine im Düsenkörper geführte und von ihrem in diesem ausgebildeten Ventilsitz durch den Kraftstoffdruck abhebende Düsennadel aufweist, welche am ein­ spritzseitigen Ende den mit einem Spritzloch im Düsenkörper zusammenwirkenden Drosselzapfen trägt, und die beim Vorein­ spritzhub einer ersten Rückstellfeder und beim Haupteinspritz­ hub nach dem Anschlagen an einem nachgiebigen Anschlagkörper einer zweiten Rückstellfeder entgegenwirkt, deren Federraum über eine Leitung mit dem Kraft­ stoffversorgungssystems der Brennkraftmaschine verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagkörper (6) den als kraftstoffgefüllten Hydrau­ liksteuerraum (7) ausgebildeten Federraum zur Düsennadelseite hin abdichtend verschließt, daß die vom Hydrauliksteuerraum (7) abgehende, zum niederdruckseitigen Teil des Kraftstoffversorgungssystem führende Leitung (13) eine von Betriebsparametern der Brenn­ kraftmaschine abhängige, den Querschnitt der Leitung (13) steuernde Stelldrossel (12) enthält und daß die Düsennadel (5) im Anschluß an den Drosselzapfen (21) einen gegenüber diesem im Durchmesser erweiterten, dem Spritzlochdurchmesser entspre­ chenden zylindrischen Abschnitt (23) aufweist, der bei Schließlage der Düsennadel (5) um den Voreinspritzhub der Nadel aus dem Spritzloch (19) in den Brennraum (20) hinein austaucht und beim Eintauchen in das Spritzloch (19) beim Öffnungshub der Düsennadel (5) den Beginn der Einspritzpause zwischen der Vor- und der Haupteinspritzung steuert, wobei letztere dann beginnt, wenn nach dem Anschlagen der Düsennadel (5) am Anschlagkörper (6) und in Abhängigkeit von der Stellung der Stelldrossel (12) ansteigendem Druck im Hydrauliksteuerraum (7) bei fortschreitendem Nadelöffnungshub der erweiterte Abschnitt (23) an der Düsennadel (5) ventilsitzseitig wieder aus dem Spritzloch (19) austaucht.

2. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungshub der Düsennadel (5) insgesamt durch einen in den Hydrauliksteuerraum (7) hineinragenden, verstellbaren Na­ delhubbegrenzer (16) begrenzt ist.

3. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Hydrauliksteuerraum (7) längsverschiebbar geführte Anschlagkörper (6) als tassenförmiger Kolben ausgebildet ist, dessen der Düsennadel (5) zugewandter Kolbenboden als Abstüt­ zung für die zweite Rückstellfeder (8) dient.

4. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer den Hydrauliksteuerraum (7) mit der Niederdruck­ seite des Kraftstoffversorgungssystems verbindenden Auffüll­ leitung (15) ein zum Hydrauliksteuerraum (7) hin öffnendes Rückschlagventil (14) angeordnet ist.

5. Kraftstoffeinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Spritzloch (19) zusammenwirkende Drosselzapfen (21) durch eine dem Sitz (5′) an der Düsennadel (5) unmittelbar nachgeschaltete Eindrehung (21′) gebildet wird, die brennraum­ seitig von dem erweiterten zylindrischen Abschnitt (23) begrenzt wird, an den sich ein zum Brennraum (20) hin konisch verjüngender kegelstumpfförmiger Endabschnitt (23′) anschließt.