DE3912834A1 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, insbesondere ein Ventil zur Verwendung in einem Dieselmotor und die wirksame Verbesserung der Kraftstoffeinspritzmenge am Ende eines Einspritzzyklus, die besser ist als beim Beginn des Zyklus.

Ein bekanntes automatisches Kraftstoffeinspritzventil für Dieselmotoren, wie in Fig. 5 gezeigt, weist einen Nadelventilkörper 103 auf, der mit einem Nadelspitzenventil 104 versehen ist, das mit einem Ventilsitz 107 korrespondiert, um den Kraftstofffluß zu einer Düse 106 zu steuern. Der Ventilkörper 103 ist gleitbar in einer Bohrung 102 im unteren Teil eines Ventilkörpers 101 ausgebildet und wird mittels einer Ventilfeder 108 durch ein Aufnahmeteil 109 abwärts gedrückt.

Kraftstoff unter Druck P von einer Kraftstoffeinspritzpumpe (nicht gezeigt) fließt in einem Kraftstoffkanal 110 und betätigt den Nadelventilkörper 103 nach oben über eine Angriffsfläche (X-Y) am unteren Ende 105 des Nadelventilkörpers 103. Wenn die nach oben gerichtete Kraft (Fläche (X-Y)×Druck P) die nach unten gerichtete Kraft der Feder 107 übersteigt, bewegt sich der Nadelventilkörper 103 nach oben, wobei das Nadelventil 104 aus seinem Sitz 107 zum Öffnen des Ventils angehoben wird, so daß Kraftstofföl von der Düse 106 eingespritzt wird.

Ist das Ventil einmal offen, vergrößert sich die Angriffsfläche des Nadelventilkörpers 103 (auf den der Druck ausgeübt wird) von (X-Y) zu (X), so daß sich die Kraft vergrößert, die den Nadelventilkörper 103 anhebt, und der Nadelventilkörper 103 bewegt sich bis an das obere Ende 103 a des Nadelventilkörpers und liegt am oberen Ende 101 a der Bohrung an.

Die Fig. 6A bis 6D stellen Grafiken dar, wobei Fig. 6A auf der Ordinatenachse den Druckwechsel des Kraftstofföls, der von der Kraftstoffeinspritzpumpe in den Kraftstoffkanal 110 gefördert wird, anzeigt. Fig. 6B stellt die Kraft dar, die benötigt wird, den Nadelventilkörper 103 anzuheben und die Kraft, den Nadelventilkörper 103 abzusenken. Fig. 6C hingegen zeigt das Anheben des Nadelventilkörpers 103 und Fig. 6D die Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge im Aufriß gegen die Zeit.

Sowie sich der aufgebaute Kraftstoffdruck von P ₀ auf P ₁ erhöht, hebt die Kraft den Nadelventilkörper 103 von F ₀ auf F ₁=P ₁× (x-y) an.

Die Gegenfederkraft ist bei F ₁ angesetzt, so daß, wenn der Druck P ₁ übersteigt, sich der Nadelventilkörper 103 anhebt und sich der Druck P ₁ ebenfalls an der unteren Fläche des Nadelventils 104 anlegt, wobei die Kraft, die den Nadelventilkörper 103 anhebt, sich deutlich von F ₂=P ₁×X vergrößert. Dies beschleunigt den Nadelventilkörper 103, der sich schnell von L ₀ auf L ₁ anhebt, bis dessen oberes Ende am oberen Ende 101 a der Bohrung 102 anliegt. Hier tritt eine Vergrößerung zwischen T ₀ und T ₁ ein während der Zeit, die benötigt wird, die Masse des Nadelventilkörpers zu beschleunigen.

Die Kraft der Feder 108 vergrößert sich von F ₁ auf F ₃ in dem Maße, wie der Nadelventilkörper 103 angehoben wird, obwohl die Kraft zum Anheben des Nadelventilkörpers 103 größer bleibt als die Kraft der Feder 108, wie durch die Vollinie in Fig. 6B gezeigt, und der Nadelventilkörper 103 verbleibt in der Maximalanhebung.

Wenn das Ende der Kraftstoffeinspritzung heranrückt, vermindert sich der Druck im Durchgang 110 auf P ₂ und die Kraft, die benötigt wird, um den Nadelventilkörper 103 anzuheben, beträgt F ₃=P ₂×X, die gleich groß der Kraft F ₃ der Feder 108 ist, die den Nadelventilkörper 103 wegdrückt.

Wenn sich der Kraftstoffdruck erhöht, wird der Nadelventilkörper 103 auf die Kraft der Feder 108 angehoben und wenn der Druck T ₃ zu einer Zeit T ₂ erreicht, ist die Kraft, die benötigt wird, den Nadelventilkörper 103 anzuheben, F ₁=P ₃×X, nämlich niedriger als F_3. Die Anhebung des Nadelventilkörpers 103 erreicht L ₀ und das Nadelventil schließt, wenn der Kraftstoffdruck P ₃ (während der Zeit des Schließens des Nadelventil 104) F ₁/X erreicht, wobei der Druck P ₁ während der Öffnungszeit niedriger als F ₁/X-Y ist und demzufolge die Kraftstoffeinspritzmenge während der Schließzeit vermindert wird.

In der Praxis verursacht die zum Beschleunigen der Masse des Nadelventilkörpers 103 benötigte Zeit eine Verzögerung, so daß das Ventil nicht zu einer Zeit T ₂, sondern bei T ₃ schließt. Während dieser Verzögerung erhöht sich der Druck im Kraftstoffkanal 110 weiter auf P ₄. Die Kraftstoffeinspritzmenge, die proportional zum Innendruck des Kraftstoffkanales ist, wird unvermeidlich am Ende der Kraftstoffeinspritzung minimiert, wie in Fig. 6D gezeigt.

Kraftstoff, der bei einer großen Menge bei Beginn der Einspritzung schnell in der Verbrennungskammer des Dieselmotors zur Erhöhung des Druckes verbrannt wird, verursacht trotzdem Verbrennungslärm oder sog. Dieselklopfen, wobei die Erhöhung der Verbrennung maximalen Druck und eine Erhöhung der Verbrennungstemperatur hervorruft, so daß häufig schädliches NOx (Stickstoffoxid) erzeugt wird.

Darüber hinaus erhöht sich die Verschlechterung der Kraftstoffeinspritzmenge am Ende der Einspritzdauer, und daraus ergibt sich eine Erhöhung in der Einspritzzeit, wobei das gewöhnliche Kraftstoffeinspritzen eine Verminderung des Einspritzdruckes verursacht, so daß ein sog. Nachzünden verursacht wird, was zu einer ungünstigen Verbrennung führt. Dies kann nicht nur schädliche Abgase (CO (Kohlenmonoxid), HC (Rauchentwickler aus Zinkchlorid, Kohle und einem Oxidationsmittel)) bilden, sondern auch den thermischen Wirkungsgrad vermindern.

Die Beschleunigung der Verzögerung kann durch Vermindern der Masse des Nadelventilkörpers 103 oder Erhöhung einer scheinbaren Fehlerkonstante durch Verwenden eines oberen Abschnittes des Nadelventilkörpers 103 als Druckakkumulatorkammer erreicht werden. Jedoch sind solche Messungen bisher nicht effektiv bei der Verbesserung der Leistungsstabilität durchgeführt worden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine niedrige Anfangskraftstoffzufuhrmenge zu erreichen und die Kraftstoffeinspritzmenge zum Ende eines Einspritzzyklus zu verbessern, um die Kraftstoffeinspritzdauer zu verkürzen, wobei der NOx-, CO- und HC- (Stickstoffoxid, Kohlenmonoxid und Rauchentwickler aus Zinkchlorid, Kohle und einem Oxidationsmittel) Ausstoß verringert und die thermische Wirksamkeit verbessert werden soll.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Kraftstoffeinspritzventil vorgeschlagen, das ein Ventil mit Ventilsitz zur Steuerung des Kraftstoffflusses unter Druck von einem Kraftstofförderkanal zu einer Kraftstoffeinspritzdüse aufweist, wobei das Ventil durch einen Ventilkolben betätigbar ist, der in einer Ventilschließstellung vorgespannt wird und der in die Ventilschließrichtung durch den Druck gedrückt wird, der in einer Druckakkumulatorkammer in Verbindung über eine Drossel mit dem Kraftstofförderkanal erzeugt wird.

Eine bevorzugte Ausführung des Kraftstoffeinspritzventils weist einen Nadelventilkörper auf, der als Ventilkolben ausgebildet ist, mit einem Nadelventil zum zusammenwirken mit einem Ventilsitz in der Nähe einer Düsenbohrung. Der Nadelventilkörper mündet in einer Bohrung, und der Abstand innerhalb der Bohrung an einer Seite des Ventilkolbens (gegenüber dem Nadelventil) bildet zumindest einen Teil der Druckakkumulatorkammer. Ein Kraftstoffkanal, der mit den Ventilsitz kommuniziert, ist auch mit der Druckakkumulatorkammer durch eine Drossel verbunden, die in Form eines axialen Kanals ausgebildet ist, der axial entlang des Ventilkolbens verläuft.

Wenn das Ventil öffnet wie der Druck im Kraftstoffkanal am Beginn der Kraftstoffeinspritzung steigt, so wird der Kraftstoff in der Druckakkumulatorkammer komprimiert wie der Nadelventilkörper angehoben wird. Dies verringert die Öffnungsgeschwindigkeit des Nadelventilkörpers und die Kraftstoffeinspritzmenge wird herabgesetzt. Die Wärmeentwicklung, die bei einer Motorverbrennungskammer während der Anfangsphase der Verbrennung erzeugt wird, wird vermindert und der Verbrennungsdruck am Ansteigen gehindert.

Wenn das Ventil am Ende des Kraftstoffeinspritzzyklus schließt, wird der Druck in der Akkumulatorkammer durch den Kraftstoffkanalinnendruck durch die Drossel hochgehalten, die am oberen Ende des Nadelventilkörpers angebracht ist, wobei das Nadelventil des Nadelventilkörpers den Ventilsitz im Zusammenwirken mit der Feder berührt, so daß das Ventil schließt. Der Kraftstoffkanalinnendruck ist zu der Zeit, in der das Ventil beginnt zu schließen, höher als der am Öffnungsende und ist auf die Erhöhung des Kraftstoffkanalinnendruckes am Ende der Ventilschließung zurückzuführen, wobei die Teilchengröße des Ölnebels, der von der Düse am Ende der Kraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, minimiert und die Verbrennung verbessert wird. Die Hochdruckeinspritzung der Ventilschließung verbessert die Kraftstoffeinspritzmenge hinreichend, um das Nachzünden zu verhindern, vermindert das schädliche Abgas, CO und HC (Kohlenmonoxid und Rauchentwickler aus Zinkchlorid, Kohle und einem Oxidationsmittel) und erhöht weiterhin gleichmäßig ein konstantes Volumen des Sabathe-Zyklus, so daß der thermische Wirkungsgrad des Dieselmotors verbessert wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen die Zeichnungen in:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Kraftstoffeinspritzventils;

Fig. 2A bis D Leistungskennlinien für das Ventil gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt eines anderen Kraftstoffeinspritzventils;

Fig. 4 einen Teillängsschnitt eines anderen Kraftstoffeinspritzventils;

Fig. 5 einen Längsschnitt eines bekannten Einspritzventils; und

Fig. 6A bis D Leistungskennlinien für das Ventil gemäß Fig. 6.

Gemäß Fig. 1 weist ein Kraftstoffeinspritzventilkörper 1 ein Ventilkörperoberteil 2 auf, wobei ein Ventilkörperunterteil 4 zusammen mit einer Druckakkumulatorkammerüberdeckung 5 durch eine Schraubenmutter 3 dazwischen eingespannt ist, die auf dem Ventilkörperoberteil 2 verschraubt ist und dessen oberes Ende durch einen Verschluß 6 verschraubt ist.

Innerhalb eines Ansatzes auf dem Ventilkörperunterteil 4, das von der Schraubenmutter 3 weggerichtet ist, ist ein Ventilsitz 8 und stromab davon eine Düse 7 ausgebildet. Der Nadelventilkörper 12, der mit dem Ventilsitz 8 zusammenwirkt, ist gleitbar innerhalb einer Bohrung 10 und zentral des Ventilkörperunterteils 4 und der Öffnung in einer Einsatzkammer 11 stromauf des Ventilsitzes 8 angeordnet.

Der Nadelventilkörper 12 trägt ein Nadelventil 14 mit einer Querschnittsfläche A ₂ zum Kontakt mit dem Ventilsitz 8. Der Körper oder das Gleitteil 13 ist mit einer Querschnittsfläche A ₁ und ein schmaleres Durchmesserteil 15, das mit einem Ventilstößel 16 verbunden ist, mit einer Querschnittsfläche A ₃ versehen.

Eine Anschlagbohrung 17, die in der Druckakkumulatorkammerüberdeckung 5 ausgebildet ist und die (ko)axial zur Bohrung 10 im Ventilkörperunterteil 4 verläuft und mit dieser Bohrung 10 verbunden ist, nimmt das schmalere Durchmesserteil 15 auf. Eine kreisförmige Druckakkumulatorkammer 18, die zwischen der oberen Fläche 13 a des Gleitteils 13 des Nadelventilkörpers 12 und der unteren Fläche 5 a der Überdeckung 5 begrenzt ist, ist über einen Drosselkanal 19, der auf einer Seite des Gleitteils 13 angebracht ist, mit der Einsatzkammer 11 verbunden.

Zwischen dem Verschluß 6 und einem Federsitz 20, der durch den Ventilstößel 16 getragen wird, ist eine Feder 21 vorgesehen, die den Nadelventilkörper 12 nach unten in eine Ventilschließstellung vorspannt (mit dem Nadelventil 14 in Berührung mit dem Ventilsitz 8).

Ein Kraftstoffkanal 22 durch die Druckakkumulatorkammerüberdeckung 5 zur Verbindung mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe (nicht gezeigt) ist mit dem Kraftstoffkanal 9 im Ventilkörperunterteil 4 und einem Kraftstoffeinlaßkanal 23 im Ventilkörperoberteil 2 verbunden. Eine Leckbohrung 24 ist im Verschluß 6 angeordnet.

Wenn Kraftstoff von einer Kraftstoffeinspritzpumpe (nicht gezeigt) in die Kraftstoffeinspritzkanäle 23, 22 und 9 strömt, beginnt sich der Druck im Kanal von P ₀ (Fig. 2) aufzubauen, wobei der Druck in der Druckakkumulatorkammer 18, die mit der Einsatzkammer 11 durch den Drosselkanal 19 verbunden ist, ebenfalls bei P ₀ liegt und der Wert des Druckes, der sich in der Druckakkumulatorkammer 18 aufbaut, niedrig ist (P ₀-P ₂; punktierte Linie in Fig. 2).

Wenn der innere Kraftstoffdruck P ₁ erreicht, ist das Nadelventil 14 bereit, sich zu öffnen. Die Kraft f ₁=P ₁×(A ₁-A ₂), wie in Fig. 2B gezeigt, wirkt gegen die Federkraft f ₁-f ₂ und einen Innendruck f ₂-P ₂×(A ₁-A ₃) der Druckakkumulatorkammer 18, und wenn der Druck P ₁ erreicht, trennt sich das Nadelventil 14 zum Öffnen des Ventils vom Ventilsitz 8, so daß die Kraftstoffeinspritzung (von der Düsenbohrung 7) beginnt.

Die Querschnittsfläche des Nadelventilkörpers 12, an dem der Druck sich aufbaut, vergrößert sich zu A ₁ von (A ₁-A ₂) und die Kraft, die den Nadelventilkörper 12 anhebt, vergrößert sich auf f ₃=P ₁×A ₁ (Fig. 2B), so daß das Anheben des Nadelventilkörpers 12 durch die Kraft f ₃ beschleunigt wird.

Die Ventilanhebung vergrößert sich von l ₀ auf l ₁ während der Zeitdauer t ₀ auf t ₁.

So wie sich die Anhebung vergrößert, in der Kraftstoff in der Druckakkumulatorkammer 18 komprimiert wird, erhöht sich der Druck sukzessive entlang der Kurve P ₂ auf P ₃ auf P ₄ (Fig. 2A), P ₃×(A ₁-A ₃) plus der Kraft der Feder 21, die f ₄=f ₅=P ₅×A ₁ bei dem Druck P ₃ in der Mitte des Anhebens (Zeit t ₁) beträgt; und weiterhin wird das Anheben des Nadelventilkörpers 12 durch die Druckerhöhung in der Druckakkumulatorkammer 18 begrenzt. Das Anheben des Nadelventilkörpers 12 zur Zeit t ₁ beträgt l ₁ (Fig. 2C), und wenn der Druck im Kraftstoffkanal und das Anheben des Nadelventilkörpers 12 gering ist, ist die Anfangskraftstoffeinspritzmenge niedrig, wie durch r ₀-r ₁ in Fig. 2D angezeigt ist.

Wenn der Druck ansteigt und wenn sich der Druck im Kraftstoffkanal auf P ₆ erhöht, wobei ein oberes Ende 15 a des schmalen Durchmesserteils 15 an das obere Ende 17 a der Anschlagbohrung anstößt, um die maximale Anhebung (l ₂ in Fig. 2C) zu bestimmen, ist der Kraftstoff weiterhin in der Druckakkumulatorkammer 18 und der Feder 21 bis P ₆×A ₁=f ₆=P ₄×(A ₁-A ₃) plus der Kraft f ₇ der Feder 21 zum Zeitpunkt t ₂ komprimiert.

Gemäß Fig. 2D erhöht sich die Kraftstoffeinspritzmenge von r ₁ auf r ₂ in der Zeitdauer t ₁-t ₂, bleibt aber niedrig im Vergleich mit dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik. Steigt der Druck im Kraftstoffkanal wie in Fig. 2A gezeigt weiter, steigt auch die Kraft, die das Nadelventil 14 öffnet, wie in Fig. 2B gezeigt und das Nadelventil 14 bleibt offen. Dennoch wird Hochdruckkraftstoff in die Einsatzkammer 11 des Kraftstoffkanales 9 in die Druckakkumulatorkammer 18 durch den Drosselkanal 19 gefördert, so daß sich der Druck in der Druckakkumulatorkammer 18 gleichmäßig erhöht, selbst nachdem der Druck im Kraftstoffkanal beginnt sich zu vermindern, wenn sich das Kraftstoffeinspritzende nähert. Die Kraft zum Öffnen des Nadelventils 14 wird durch die Kraft zum Schließen des Ventils zum Zeitpunkt t ₃ ausgeglichen; die Kraft zum Öffnen des Ventils wird durch f ₈=P ₇×A ₁ vorgegeben, und die Kraft zum Schließen des Ventils wird durch P ₈×(A ₁-A ₃) plus der Kraft der Feder 21 zum Zeitpunkt des völligen Anhebens f ₇= f ₈ bestimmt. Wenn sich der Druck im Kraftstoffkanal weiter vermindert, so verringert sich das Anheben des Nadelventilkörpers 12. Im Vergleich mit dem Stand der Technik ist der Ventilschließanfangsdruck P ₇ sehr hoch für den Innendruck P ₈ der Druckakkumulatorkammer 18. Wenn der Druck in der Akkumulatorkammer 18 und die Feder 21 den Nadelventilkörper 12 entlastet, erhöht sich kontinuierlich das Volumen der Druckakkumulatorkammer 18, wobei sich der Druck in der Akkumulatorkammer 18 und auch die Kraft zum Öffnen des Nadelventils 14 verringern.

Das Nadelventil 14 fließt bei t ₄, wenn die Kraft zum Öffnen des Nadelventils 14 P ₉×A ₁=f ₉, die Kraft zum Schließen des Ventils P ₁₀× (A ₁-A ₃) plus die Kraft der Feder 21 zu einem Zeitpunkt des völligen Schließens f ₁-f ₂=f ₉ ausgleicht, dennoch tritt eine Verzögerung (t ₄-t ₅) während der Zeit ein, die zum Beschleunigen der Masse des Nadelventils 14 benötigt wird, und somit schließt das Ventil zum Zeitpunkt t ₅. Der Druck im Kraftstoffkanal sinkt ab, wenn er niedriger ist als P ₁₁. Der Ventilschließanfangsdruck P ₇ und der Ventilschließenddruck P ₁₁ sind, verglichen mit den herkömmlichen Einspritzventilen, aufgrund des Vorhandenseins der Druckakkumulatorkammer 18 und des Drosselkanals 19 sehr hoch, jedoch liegt die Wirkung nicht nur in einer Minimierung der Teilchengröße des Kraftstoffnebels während der Kraftstoffeinspritzendperiode, sondern auch in der Verbesserung der Kraftstoffeinspritzmenge.

Nach dem Ende des Kraftstoffeinspritzens befindet sich das Ventil in Bereitschaft für den nächsten Einspritzzyklus, wobei der Druck des Kraftstoffes in der Druckakkumulatorkammer 18 in ein Abfallen gemäß Fig. 2A auf einen Druck P ₀ des Kraftstoffes im Kraftstoffkanal übergeht (der Druck vor dem Kraftstoffeinspritzen beginnt zum Zeitpunkt t ₆) .

Andere Ausführungen, die in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind (wobei gleiche Bezugszeichen verwendet wurden), weisen keine Druckakkumulatorkammerüberdeckung 5 auf, und der Nadelventilkörper 12 hat keinen schmalen Durchmesserteil ähnlich dem Teil 15 in Fig. 1.

Das Ventilkörperoberteil 2 ist in direkter Berührung mit dem Ventilkörperunterteil 4 und ist mit diesem durch die Schraubenmutter 3 verbunden. Die Druckakkumulatorkammer 18 wird durch den Abstand zwischen einer oberen Fläche des Gleitteils 13 des Nadelventilkörpers 12 und einer unteren Fläche 2 a des Ventilkörperoberteils 2 als ein ringförmiger Raum, dem Ventilstößel 16 und einer Bohrung 25, durch welche dieser hindurchgeführt wird, und von einer Kammer 26 gebildet, die eine im Materialquerschnitt rechteckige Feder 21 und den Federsitz 20 enthält.

Anstatt eines Drosselkanals 19 in Fig. 1 ist auch ein Drosselkanal 27 zwischen dem Kraftstoffkanal 23 und der Zwischenbohrung 25 vorgesehen.

Ein Entlüftungsventil 28 ist in der Leckbohrung 24 eingeschraubt, die sich auf dem Verschluß 6 befindet, der wiederum einen mittleren Vorsprung 6 a aufweist, der ein Widerlager bildet, das die maximale Anhebung bestimmt, wobei der Abstand d geringer ist als der Abstand zwischen der Oberfläche 13 a des Gleitteiles 13 des Nadelventilkörpers und der unteren Fläche 2 a des Ventilkörperoberteils 2, wenn das Nadelventil 14 geschlossen ist. Das obere Ende 13 a des Nadelventilkörpers 12 ist somit ständig dem Druck des Kraftstoffes in der Druckakkumulatorkammer 18, selbst bei maximaler Anhebung des Nadelventils 14, unterworfen.

Die Anordnung gemäß Fig. 4, die grundsätzlich ähnlich der in Fig. 3 ist, zeigt, daß die Feder 21 im Materialquerschnitt kreisförmig ist und daß ein Nadelventil 30, das zum Verstellen der effektiven Strömungsfläche der Leckbohrung 24′ vorgesehen ist, durch eine Schraube 29 bewegbar ausgebildet ist.

Wenn gemäß den Ausführungen in Fig. 3 und 4 das Kraftstofföl von der Kraftstoffeinspritzpumpe gefördert wird und sich der Druck im Kraftstoffkanal sich von P ₀ auf P ₁ erhöht, fließt der Kraftstoff durch die Drossel 27, und der Druck in der Druckakkumulatorkammer 18 erhöht sich ebenfalls von P ₀ auf P ₂, wie zuvor in bezug auf Fig. 2 beschrieben wurde.

Die Kraft zum Öffnen des Ventils beträgt f ₁=P ₁×(A ₁-A ₂), wie in Fig. 2B gezeigt, und wirkt dem Druck in der Druckakkumulatorkammer 18 entgegen, die auf der Oberfläche des Gleitteils 13 (P ₂×A ₁) und einer Federkraft f ₁-f ₂ gebildet wird. Wenn der Druck im Kraftstoffkanal P ₁ übersteigt, hebt sich das Nadelventil 14 aus dem Ventilsitz 8, und die Kraftstoffeinspritzung von der Düsenbohrung 7 beginnt.

Die wirksame Druckangriffsfläche des Nadelventilkörpers 12 erhöht sich augenblicklich von (A ₁-A ₂) auf A ₁, so daß die Kraft zum Anheben des Ventilkörpers auf f ₃=P ₁×A ₁ (Fig. 2B) ansteigt und so der Nadelventilkörper 12 durch die Kraft f ₃ beschleunigt angehoben wird.

Wenn das Anheben des Nadelventilkörpers 12 fortschreitet, so wird Kraftstoff in der Druckakkumulatorkammer 18 komprimiert, um den Druck, wie in Fig. 2A gezeigt, zu erhöhen. Wenn die Hälfte der Anhebung erreicht ist, erreicht der Druck P ₃ (bei t ₁), wobei f ₄=f ₅ von P ₃×A ₁ und die Kraft der Feder 21 durch die Kraft zum Öffnen des Nadelventils 14 (P ₅×A ₁) ausgeglichen wird, und eine Vergrößerung des Anhebens des Nadelventilkörpers 14 wird beschränkt.

Wenn der Druck im Kraftstoffkanal P ₆ übersteigt, werden der Kraftstoff in der Druckakkumulatorkammer 18 und die Feder 21 weiter zusammengedrückt (P ₆× A ₁=f ₆=P ₄×A ₁+Kraft f ₇ der Feder 21 zum Zeitpunkt t ₂), bis ein oberes Ende des Federsitzes 20 in Berührung mit dem Vorsprung 6 a bei der maximalen Anhebung (l ₂ gemäß Fig. 2C) kommt.

Der Druck im Kraftstoffkanal erhöht sich dann, wie in Fig. 2 gezeigt, so daß die Kraft zum Öffnen des Nadelventils 14 sich ebenfalls, wie in Fig. 2B gezeigt, vergrößert, und das Nadelventil 14 bleibt offen. Jedoch wird Hochdruckkraftstoff in die Kraftstoffkanäle 23, 22, 9 in der Druckakkumulatorkammer 18 durch die Drossel 27 gefördert, so daß ein Hochdruck in der Druckakkumulatorkammer 18 aufrechterhalten wird.

Selbst nachdem der Kraftstoffkanalinnendruck beginnt abzufallen, wenn sich das Ende des Kraftstoffeinspritzens nähert, beginnt der Druck in der Druckakkumulatorkammer 18 zu steigen. Zum Zeitpunkt t ₃ wird die Kraft f ₈=P ₇×A ₇ zum Öffnen des Nadelventils 14 durch die Kraft zum Schließen des Ventils (P ₈×A ₁+Kraft der Feder 21 zum Zeitpunkt des völligen Anhebens f ₇=f ₈) ausgeglichen und wenn der Druck im Kraftstoffkanal hiernach abfällt, so wird das Anheben des Nadelventilkörpers 12 verringert. Jedoch entlastet die Feder 21 den Nadelventilkörper 12, vergrößert das Volumen der Druckakkumulatorkammer 18 und verringert den Druck darin. Die Kraft zum Öffnen des Nadelventils 14 wird ebenfalls kontinuierlich vermindert.

Das Nadelventil 14 wird zu einem Zeitpunkt t ₄ geschlossen, wenn die Kraft zum Öffnen des Nadelventils (P ₃×A ₁=f ₉) durch die Kraft zum Schließen (P ₁₀×A ₁ plus Kraft der Feder 21 zu einem Zeitpunkt des völligen Schließens f ₁-f ₂=f ₉) ausgeglichen wird, wobei trotzdem eine Verzögerung während der Zeit des Beschleunigens der Masse des Nadelventils 14 entsteht und das Ventil letztendlich zum Zeitpunkt t ₅ geschlossen wird.

Nach Beendigung des Kraftstoffeinspritzens geht der Kraftstoff in die Druckakkumulatorkammer 18 über, um durch die Drossel 27 auszufließen, damit der Druck im Kraftstoffkanal, wie in Fig. 2A gezeigt, ausgeglichen wird und auf P ₀ zum Zeitpunkt t ₆ absinkt.

In der Anordnung gemäß Fig. 4 kann der Druck in der Druckakkumulatorkammer 18 durch das Nadelventil 30 geregelt werden, womit eine Verstellung des Kraftstoffeinspritzventils in bezug auf das Betriebsstadium eines Motors gewährleistet ist.

Wie zuvor beschrieben, weist die Erfindung einen Nadelventilkörper mit einem Nadelventil auf, das mit dem Ventilsitz nahe einer Düsenbohrung in Berührung kommt und deren oberes Ende durch eine Ventilfeder in einer Gleitbohrung nach unten gedrückt wird, die durch ein Ventilkörperunterteil führt. Das Ventil ist mit einer Druckakkumulatorkammer über dem Nadelventilkörper versehen. Es enthält einen Kraftstoffzuführkanal, der mit dem Ventilsitz in der Druckakkumulatorkammer durch eine Drossel verbunden ist, weshalb eine Kraftstoffeinspritzmenge am Kraftstoffeinspritzbeginn verlangsamt wird, so daß eine Hitzeerzeugung durch Verbrennung in einer Dieselmotorverbrennungskammer unterdrückt wird. Der Verbrennungsdruck wird am Steigen gehindert und auch eine Lärmerzeugung unterdrückt, sowie NOx (Stickstoffoxid) wird weniger erzeugt.

Darüber hinaus hat die Erfindung den Vorteil, daß die Kraftstoffeinspritzmenge am Ende eines Einspritzzyklus verringert wird, die Kraftstoffeinspritzdauer gleichzeitig verkürzt wird, das Nachzünden in der Verbrennung des Dieselmotors vermieden wird, was zu einer Verminderung der Schadstoffabgase, CO und HC (Kohlenmonoxid und Rauchentwickler aus Zinkchlorid, Kohle und einem Oxidationsmittel) führt und eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades mit sich bringt. Darüber hinaus ist das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Erfindung einfach im Aufbau und relativ billig herzustellen.

Claims (6)

1. Kraftstoffeinspritzventil, gekennzeichnet durch ein Ventil (12) mit Ventilsitz zur Steuerung des Kraftstoffflusses unter Druck von einem Kraftstofförderkanal (9) zu einer Kraftstoffeinspritzdüse (7), wobei das Ventil (12) durch einen Ventilkolben (16) betätigbar ist, der in eine Ventilschließstellung vorgespannt wird, und der in die Ventilschließrichtung durch die Wirkung des Druckes gedrückt wird, der in einer Druckakkumulatorkammer (18) ansteht, die über eine Drossel (19) mit dem Kraftstofförderkanal (9) in Verbindung steht.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung derart ist, daß in Betrieb der Kraftstofförderdruck an einer Seite des Kolbens (16) in Öffnungsrichtung des Ventils (12) gegen die Vorspannung wirkt und daß der Druck in der Druckakkumulatorkammer (18) auf die andere Seite des Kolbens (16) wirkt.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (19) in Form eines Kanals ausgebildet ist, der sich axial entlang des Kolbens (16) erstreckt, um zwischen dessen gegenüberliegenden Seiten zu verlaufen.

4. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Nadelventil (14), das mit einem Ventilsitz (8) zusammenwirkt und durch einen Nadelventilkörper (12) getragen wird, der gleitbar in einer Bohrung (10) ist und den Kolben (16) bildet, wobei das Nadelventil (14) geringer im Durchmesser ist als der Körper (12) und sich in eine Kammer (11) erstreckt, die mit dem Kraftstofförderkanal (9) stromauf des Ventilsitzes (8) verbunden ist.

5. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand innerhalb der Bohrung (10) an einer Seite des Kolbens (16) gegenüber dem Ventil (14) zumindest einen Teil der Druckakkumulatorkammer (18) bildet.

6. Ventil nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerlager (6) zum Begrenzen der maximalen Ventilanhebung vorgesehen ist.