DE4001103C2 - Kraftstoffeinspritzventil für luftverdichtende direkteinspritzende Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für luft­ verdichtende direkteinspritzende Brennkraftmaschinen, mit einem Zweifeder-Düsenhalter nach den im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus der DE 36 10 658 A1 ist ein derartiges Kraftstoffeinspritz­ ventil bekannt, bei dem durch die Anordnung von zwei Federn im Düsenhalter eine Abstufung der Einspritzung mit dem Ergebnis eines verbesserten Geräusch- und Abgasverhaltens möglich ist.

Da die Wirkungsweise des Systems von der Hubhöhe der ersten Stufe bzw. dem Vorhub abhängt, ist eine präzise Einstellung erforderlich. Das Einstellen mit vorgegebenen Einstellwerten, z. B. 0,03 mm, erfolgt üblicherweise am Pumpenprüfstand unter Umgebungstemperaturen.

Bei Motorversuchen stellte sich jedoch heraus, daß infolge von hohen Temperaturen im Brennraum Abweichungen des Vorhubs bis zu 100% gegenüber den Messungen am Pumpenprüfstand auftraten, die zu unzulässig hohen Voreinspritzmengen führten.

Bei Systemen mit reiner Formung des Einspritzverlaufs, die sich durch den Einfluß der Federkräfte des Zweifeder-Düsenhalters ergibt, verändert sich ebenfalls der Vorhub temperaturabhängig, der bei zunehmender Temperatur vom unteren Leerlauf bis zur Vollast wächst, da sich der Abstand zwischen dem Zwischenstück und dem brennraumseitigen Ventilsitz der Düsennadel zunehmend vergrößert. Im unteren Leerlauf liegt der Hubanschlag derart niedrig, daß es zum Ausbleiben einzelner Kraftstoffstrahlen und dadurch zum Verkoken der Spritzlöcher führen kann. Deshalb ist es nicht möglich, für die motorischen Werte günstigere kleine Vorhübe bei hohen Drehzahlen zu fahren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die sich aus den vor­ erwähnten Systemen ergebenen Mängel zu beseitigen und mit ein­ fachen Maßnahmen am Kraftstoffeinspritzventil zu erreichen, daß der Vorhub unabhängig von Temperaturänderungen konstant gehal­ ten wird.

Zur Lösung der Aufgabe dienen die im Kennzeichen der Nebenan­ sprüche 1 und 4 angegebenen Merkmale, wobei in dem Unteran­ spruch förderliche Weiterbildungen der Erfindung angegeben sind.

Der mit seinem Düsenschaft in den Brennraum hineinragende Dü­ senkörper ist hohen Verbrennungstemperaturen ausgesetzt, durch die sich eine Dehnung des heißen Düsenschaftes ergibt und damit eine Abstandsänderung zwischen dem Nadelsitz und der Zwischen­ scheibe. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, den Durchtritts­ querschnitt für den Kraftstoff zwischen dem Düsenschaft und der Düsennadel so eng wie möglich auszuführen, so daß weder ein Klemmen der Düsennadel noch eine Beeinträchtigung der Kraft­ stoffzufuhr auftritt, bleibt trotz der sich aus den unter­ schiedlichen Last- und Drehzahlbereichen ergebenden unter­ schiedlichen Temperaturniveaus der Vorhub infolge des unge­ hinderten Wärmeübertritts zwischen Düsenkörper und Düsennadel weitgehend erhalten.

Damit die Düsennadel den Temperaturänderungen am Düsenschaft schneller folgen kann, ist vorgesehen, die Düsennadel hohl aus­ zubilden, um eine geringere Wärmekapazität zu erhalten.

Anstelle eines sehr engen Durchtrittsquerschnitts bzw. Ring­ spaltes zwischen Düsenkörper und Düsennadel ist eine zweitei­ lige Zwischenbuchse vorgesehen, deren beide Buchsen unter­ schiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, wobei die Innenbuchse als Dehnbuchse mit stärkerer Wärmeausdehnung so wirkt, daß die Hubhöhe der ersten Stufe bzw. der Vorhub unab­ hängig von Temperaturänderungen weitgehend erhalten bleibt.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung veranschau­ lichten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Kraftstoffeinspritzventil mit einen Zweifeder-Dü­ senhalter und einteiliger Zwischenbuchse,

Fig. 2 In vergrößerter Darstellung den unteren Teil des Kraft­ stoffeinspritzventils mit engem Ringspalt zwischen Dü­ senkörper und Düsennadel,

Fig. 3 das Kraftstoffeinspritzventil mit zweiteiliger Zwi­ schenbuchse,

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung die zweiteilige Zwischen­ buchse im unteren Bereich des Zweifeder-Düsenhalters.

Ein für eine luftverdichtende direkteinspritzende Brennkraft­ maschine vorgesehenes Kraftstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Zweifeder-Düsenhalter 2, der durch eine Überwurfmutter 3 über eine Zwischenscheibe 4 mit einem einen Düsenschaft 5a auf­ weisenden Düsenkörper 5 verspannt ist.

In dem Zweifeder-Düsenhalter 2 sind in Federräumen 6, 7 zwei koaxial zueinander liegende Schließfedern 8,9 untergebracht, von denen die obenliegende Schließfeder 8 über einen zentralen Druckbolzen 10 ständig auf die im Düsenkörper 5 längsverschieb­ bar gelagerte Düsennadel 12 einwirkt. Die untenliegende Schließfeder 9 stützt sich einerseits an einer durch den Dü­ senhalter 2 gebildeten Druckschulter 13 und andererseits über ein Druckstück 14 an einer den Druckbolzen 10 umgebenden ein­ teiligen Zwischenbuchse 15 ab, welcher die Zwischenscheibe 4 durchsetzt und auf der Stirnseite 16 des Düsenkörpers 5 auf­ liegt. Die Zwischenscheibe 4 ist mit einer die erste Stufe bzw. den Vorhub "a" begrenzenden Ausnehmung 17 versehen, in die bei Erreichen des Öffnungsdrucks die Düsennadel 12 bis zum Anschlag 17a gegen die Kraft der Schließfeder 8 eintaucht. Die zweite Stufe bzw. der Haupthub "b" ergibt sich durch eine Schulter 18 an der Zwischenbuchse 15 und einer durch die Zwischenscheibe 4 gebildeten Gegenschulter 19.

Zwischen dem Düsenkörper 5 und der Düsennadel 12 ist ein be­ sonders enger Ringspalt 20 gebildet, dessen Spaltbreite "c" etwa 0,2 mm beträgt. Hierdurch ergibt sich gegenüber konven­ tionellen Düsen ein erheblich verbesserter Wärmeübertritt zwi­ schen Düsenschaft 5a und Düsennadel 12, wobei der Wärmeüber­ tritt durch eine hohlausgeführte Düsennadel 12, nämlich eine bis kurz vor den Ventilsitz reichende zentral verlaufende Sack­ bohrung 12a optimiert wird.

Mit 21 ist noch die Kraftstoffzuführung und mit 22 die Lecköl­ abführung bezeichnet.

In Fig. 3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei dem die Zwischenbuchse 15 zweiteilig ausgebildet ist. Das außenliegende Teil ist die Außenbuchse 15a und das innenliegende Teil ist die Innenbuchse 15b. Beide Buchsen wei­ sen Werkstoffe mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten auf.

Die Innenbuchse 15b ist als Dehnbuchse ausgebildet und kann mit der Außenbuchse 15a im oberen Bereich 21 fest verbunden sein. Die Innenbuchse 15b dient als Hubanschlag 15c für die Düsenna­ del 12 bzw. begrenzt den Vorhub "a".

Der hier vorliegende Ringspalt (nicht dargestellt) zwischen Düsenkörper 5 und Düsennadel 12 entspricht demjenigen von her­ kömmlichen Düsen. Da hier ein ungünstiger Wärmeübertritt den definierten Vorhub verändern würde, wird die unterschiedliche Wärmedehnung zwischen Düsenschaft 5a und Düsennadel 12 durch den sozusagen bei steigender Temperatur entsprechend nachlau­ fenden Hubanschlag 15c der Dehnbuchse kompensiert, so daß der Vorhub "a" unabhängig von Temperaturänderungen weitgehend kon­ stant bleibt. Das Nachführen des Hubanschlags 15c ergibt sich durch höhere Lecköltemperaturen infolge von hohen Drehzahlen und Lasten.

Claims (4)

1. Kraftstoffeinspritzventil für luftverdichtende direktein­ spritzende Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper mit Dü­ senschaft, der mit einer darin verschiebbar gelagerten Düsen­ nadel einen Durchtrittsringquerschnitt bildet, und mit einem Zweifeder-Düsenhalter zur Aufnahme von zwei Schließfedern, von denen die erste über einen zentralen Druckbolzen ständig auf die Düsennadel und die zweite Schließfeder über ein Druckstück auf eine den Druckbolzen umgebende Zwischenbuchse einwirkt, welche eine zwischen Düsenhalter und Düsenkörper eingespannte Zwischenscheibe durchsetzt sowie in Schließlage der Düsennadel auf dem Düsenkörper stirnseitig aufliegt und eine düsennadel­ seitige Ausnehmung als einen die Hubhöhe der ersten Stufe be­ grenzenden Anschlag für die Düsennadel aufweist, wobei die Hub­ höhe der zweiten Stufe durch ein aus der Zwischenscheibe und der Zwischenbuchse gebildetes Schulterpaar begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Düsenschaft (5a) und der Düsennadel (12) ge­ bildete Durchtrittsringquerschnitt für den Kraftstoff derart eng ausgeführt ist, daß der hohe Wärmeübergang dem Zweck eines guten Temperaturausgleichs zwischen Düsenschaft (5a) und Düsen­ nadel (12) dient.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß der Durchtrittsquerschnitt als Ringspalt (20) mit einer Spaltbreite von etwa 0,2 mm ausgebildet ist. Kraftstoffeinspritzventil nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (12) eine bis kurz vor den Ventilsitz rei­ chende zentral verlaufende Sackbohrung (12a) aufweist.

4. Kraftstoffeinspritzventil für luftverdichtende direktein­ spritzende Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper mit Dü­ senschaft, der mit einer darin verschiebbar gelagerten Düsen­ nadel einen Durchtrittsringquerschnitt bildet, und mit einem Zweifeder-Düsenhalter zur Aufnahme von zwei Schließfedern, von denen die erste über einen zentralen Druckbolzen ständig auf die Düsennadel und die zweite Schließfeder über ein Druckstück auf eine den Druckbolzen umgebende Zwischenbuchse einwirkt, welche eine zwischen Düsenhalter und Düsenkörper eingespannte Zwischenscheibe durchsetzt sowie in Schließlage der Düsennadel auf dem Düsenkörper stirnseitig aufliegt und eine düsennadel­ seitige Ausnehmung als einen die Hubhöhe der ersten Stufe be­ grenzenden Anschlag für die Düsennadel aufweist, wobei die Hub­ höhe der zweiten Stufe durch ein aus der Zwischenscheibe und der Zwischenbuchse gebildetes Schulterpaar begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenbuchse (15) zweiteilig ausgebildet ist und sich aus einer Außen- und Innenbuchse (15a, 15b) zusammensetzt, die aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungen beste­ hen, von denen die Innenbuchse (15b) mit stärkerer Wärmeaus­ dehnung unabhängig von Temperaturänderungen einen gleichen der Hubhöhe der ersten Stufe entsprechenden Zwischenabstand zur Düsennadel (12) hält.

5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiteilige Zwischenbuchse (15) sich annähernd über den gesamten Federraum (7) erstreckt, wobei die Innenbuchse (15b) am oberen Ende mit der Außenbuchse (15a) fest verbunden ist.