DE4225805A1

DE4225805A1 - Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4225805A1
Application number: DE4225805A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1994-02-10
Also published as: JPH07502585A; EP0606436B1; JP3433938B2; US5464158A; EP0606436A1; DE59304048D1; WO1994003720A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Anspruchs 1. Einspritzdüsen dieser Gattung haben zum Senken des Verbrennungsgeräusches eine Vor- und eine Hauptein spritzung durch Hubsteuerung der Ventilnadel.

Bei einer durch die EP-A 240 683 bekannten Einspritzdüse dieser Art stößt die Ventilnadel am Ende des Vorhubs am Kolben der Drucküber tragungseinrichtung an, der die Weiterbewegung der Ventilnadel stoppt, bis der Kraftstoffdruck so weit angestiegen ist, daß seine in Öffnungsrichtung auf die Ventilnadel ausgeübte Kraft die Kraft der Schließfeder und die vom Kolben ausgeübte Kraft überträgt. Die bekannte Einspritzdüse baut zwar klein, jedoch unterliegt die Zwischenwand wegen der Ausbildung der Druckkammer und deren An schlußkanal einem komplizierten Fertigungsverfahren.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüse mit den kennzeich nenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß zum Erzielen eines gestuften Öffnungshubes der Schließnadel bis auf den Kolben die gleichen Teile wie bei einem Ein-Federhalter verwendet sind, wobei der Kolben durch besondere, aber dennoch einfach her stellbare Gestaltung des die Schießkraft der Schließfeder auf die Ventilnadel übertragenden Druckbolzens gebildet ist.

Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale sind vorteil hafte Weiterbildungen der Einspritzdüse nach dem Anspruch 1 möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Einspritzdüse im Längsschnitt, Fig. 2 einen Ausschnitt A aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, links in Schließ- und rechts in Offen stellung der Ventilnadel, und Fig. 3 eine Alternative zu dem Aus führungsbeispiel nach Fig. 2, ebenfalls links in Schließ- und rechts in Offenstellung der Ventilnadel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Einspritzdüse hat einen Düsenkörper 10, der zusammen mit einer Zwischenscheibe 11 mit einer Überwurfmutter 13 an einem Haltekörper 12 festgespannt ist. Im Düsenkörper 10 ist eine Ventilnadel 15 ver schiebbar gelagert, die mit einem nach innen gekehrten Ventilsitz 16 im Düsenkörper 10 zusammenarbeitet, der mehreren Spritzöffnungen 17 vorgelagert ist. Die Führungsbohrung 18 der Ventilnadel 15 ist wie üblich an einer Stelle zu einem Druckraum 19 erweitert, in dessen Bereich die Ventilnadel 15 eine Druckschulter 19 hat und der über einen Kanal 22 und einen Filterkörper 23 mit einem Stutzen 24 am Haltekörper 12 zum Anschließen einer Kraftstoffleitung verbunden ist. Der an der Druckschulter 20 der Ventilnadel 15 angreifende Kraftstoff schiebt die Ventilnadel 15 entgegen dem abgestuften Kraftverlauf einer im folgenden beschriebenen Schließkraftanordnung nach oben, wobei der Kraftstoff in einer Voreinspritzphase und einer Haupteinspritzphase durch die Spritzöffnungen 17 ausgespritzt wird.

Im Haltekörper 12 ist eine Federkammer 26 zur Aufnahme einer Schließfeder 27 gebildet, die sich einerseits über eine Scheibe 28 am Boden der Kammer 26 und andererseits auf einem Druckstück 29 ab stützt. Das Druckstück 29 liegt auf einem Kolben 30 auf, der in einer zylindrischen Durchgangsbohrung 31 in der Zwischenscheibe 11 dicht geführt ist. Der Kolben 30 durchsetzt die Durchgangsbohrung 31 vollständig und stützt sich auf der Ventilnadel 15, diese in Schließrichtung belastend, ab.

Die einander zugewandten Seiten des Kolbens 30 und der Ventilnadel 15 begrenzen zusammen mit einer Erweiterung 32 der Führungsbohrung 18 im Düsenkörper 10 nahe der Zwischenscheibe 11 und einer nahe liegenden Teilfläche der Zwischenscheibe 11 eine Druckkammer 33. Eine Längsnut 35 im Mantel des Kolbens 30 verbindet diese Druck kammer 33 zeitweise mit der Federkammer 26, die über einen Leckkanal 38 und einen Anschlußstutzen 39 druckentlastet ist. Nahe der die Druckkammer 33 begrenzenden Seite des Kolbens 30 ist die Längsnut 35 von einer Steuerkante 36 begrenzt, welche in Schließstellung der Ventilnadel 15 und sich auf dieser abstützendem Kolben 30 von der Ringkante 37 am Übergang der Teilfläche in die Durchgangsbohrung 31 der Zwischenscheibe 11 einen Abstand h_v hat, der dem erforder lichen Vorhub der Ventilnadel 11 entspricht. Anstelle einer Längsnut 35 im Umfang des Kolbens 30 kann alternativ auch eine flache Ab tragung, beispielsweise ein Flächenanschliff am Kolben 30 angeordnet sein.

Der Durchmesser d_K bzw. die hydraulische Wirkfläche des Kolbens 30 ist kleiner als der Durchmesser D_N bzw. die Wirkfläche der Ven tilnadel 15. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die die Druckkammer 33 begrenzende Stirnseite 41 der Ventilnadel 15 eben und die gegenüberliegende Stirnseite 42 des Kolbens 30 ballig ausge bildet. Alternativ dazu hat beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die Ventilnadel 15, wie auch üblich, einen über eine Schulter 43 ab gesetzten Druckzapfen 44, der mit Spiel in eine Sackbohrung 45 des Kolbens 30 ragt und diesen am Grund 46 der Sackbohrung 45 abstützt.

Die bekannte Einspritzdüse arbeitet wie folgt: Beim Zuführen von Kraftstoff von einer Einspritzpumpe durch den Kanal 22 in den Druck raum 19 wird bei Erreichen eines bestimmten Öffnungsdruckes die Ventilnadel 15 entgegen der Wirkung der Schließfeder 27, welche die Ventilnadel 15 mittelbar über den Kolben 30 belastet, vom Ventilsitz 16 abgehoben; die Einspritzung beginnt. Bei steigendem Druck hebt die Ventilnadel 15 weiter vom Ventilsitz 16 ab und verschiebt dabei den Kolben 30, bis dessen Steuerkante 36 nach einem Vorhub h_v die Verbindung der Druckkammer 33 mit der Federkammer 26 unterbricht. Während dieser Vorhubphase verdrängt die Ventilnadel 15 aufgrund ihres großen Durchmessers mehr Kraftstoffvolumen in der Druckkammer 33 als durch unmittelbares Verschieben des Kolbens 30 frei wird, der einen kleineren Durchmesser hat. Das Differenzvolumen wird dabei aus der Druckkammer 33 durch die Längsnut 35 im Kolben 30 in die druck entlastete Federkammer 36 verdrängt. Die Schließfeder 27 wird wäh rend dieser Vorhubphase mit einer Kraft gespannt, die sich aus dem ansteigenden Kraftstoffzuführdruck in Verbindung mit der Wirkfläche der Ventilnadel 15 unter Vernachlässigung der Reibungsverluste er gibt. Am Ende des Vorhubs h_v, wenn die Steuerkante 36 des Kolbens 30 die Druckkammer 33 absperrt, baut sich anschließend unter der Pumpwirkung der Ventilnadel 15, die weiterhin vom steigenden Zuführ druck beaufschlagt ist, in der Druckkammer 33 ein Steuerdruck auf, der den Kolben 30 beaufschlagt. Dieser Steuerdruck ist, da die Wirk fläche an der Zuführseite der Ventilnadel 15 und die Wirkfläche an der die Druckkammer 33 begrenzenden Seite gleich groß sind, im wesentlichen gleich dem Zuführdruck. Ab dem Zeitpunkt aber, wo die Druckkammer 33 abgesperrt worden ist, verdrängt das von der Ventil nadel 15 verdrängte Volumen den Kolben 30, der von der um den Vorhub h_v weiter vorgespannten Schließfeder 26 belastet ist. Da aber die Wirkfläche des Kolbens 30 kleiner ist als die der Ventilnadel 15, und damit am Ende des Vorhubs h_v die vom Kolben 30 erzeugte Kraft kleiner als die von der Ventilnadel 15 erzeugte Kraft ist, die der Schließfederkraft gleich ist, verbleibt der Kolben 30 so lange in Anlage an der Ventilnadel 15, bis der Zuführdruck und damit auch der Steuerdruck in der Druckkammer 33 so weit gestiegen sind, daß die vom Kolben 30 erzeugte Kraft die am Ende des Vorhubs erreichte Vor spannkraft der Schließfeder 27 in der Vorhubstellung übersteigt. Während dieser Zeit verbleibt auch die Ventilnadel 15 in Vorhub stellung. Erreicht dann der Zuführdruck und damit auch der Steuer druck in der Druckkammer 33 einen Wert, aufgrund dessen der Kolben 30 mit einer Kraft belastet wird, die der der vorgespannten Schließ feder 26 gleichkommt und größer wird, setzt eine hydraulische Hub umsetzung von der Ventilnadel 15 auf den Kolben 30 ein, aufgrund der das Spannen der Schließfeder 27 nun vom Kolben 30 durchgeführt wird. In Abhängigkeit von der Differenz des Durchmessers der Ventilnadel 15 und des Kolbens 30 verschiebt sich nun der Kolben 30 bei weiterem Druckanstieg pro Hubeinheit der Ventilnadel 15 um eine größere Hub einheit. Der Kolben 30 hebt dadurch von der Stirnseite 41 der Ven tilnadel 15 ab und entfernt sich von dieser immer mehr, bis die Ven tilnadel 15 mit ihrer Stirnseite 41, bzw. Schulter 43 nach Durch laufen des Gesamthubes h_g an der Zwischenscheibe 11 anschlägt. Da, wie oben erwähnt, die Wirkfläche des Kolbens 30 kleiner ist als die der Ventilnadel 15, wird nach Zurücklegen des Vorhubs h_v der Weg des Kolbens 30 größer als der der Ventilnadel 15. Dies hat zur Fol ge, daß bei gleicher Federsteifigkeit die vom Kolben 30 über das hy draulische Kissen in der Druckkammer 33 auf die Ventilnadel 15 aus geübte Schließkraft größer wird, die Charakteristik der beschrie benen Einspritzdüse also der eines Zweifederhalters entspricht.

Claims

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem Düsen körper, in dem eine nach innen öffnende Ventilnadel verschiebbar ge lagert ist, mit einem den Düsenkörper über eine Zwischenwand tragen den Haltekörper, in welchem eine Kammer zur Aufnahme einer die Ven tilnadel im Schließsinn belastende Schließfeder gebildet ist, und mit einer die Zwischenwand durchsetzenden, die Kraft der Schließ feder auf die Ventilnadel übertragenden Kraftübertragungseinrich tung, welche einen einen Druckraum begrenzenden Kolben aufweist, dessen hydraulische Wirkfläche kleiner ist als die der Ventilnadel, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilnadel (15) mit ihrer der Ven tilseite entgegengesetzten Seite den Druckraum (33) begrenzt, daß der Kolben (30) einerseits den Druckraum (33) zur Ventilnadel (15) hin begrenzt und andererseits von der Schließfeder (27) belastet ist, daß der Kolben (30) eine eine Verbindung zu einer druckentlasteten Seite (26) und der Druckkammer (33) steuernde Steuerkante (36) auf weist, über welche in der Schließstellung und während des Vorhubs der Ventilnadel (15), während dessen der Kolben (30) unter der Kraft der Schließfeder (27) gegen die Ventilnadel (15) gedrückt wird, eine Verbindung zwischen der Druckkammer (33) und der druckentlasteten Seite (26) besteht und diese Verbindung nach Zurücklegen des Vorhubs (v_h) beim Resthub der Ventilnadel (15) und des Kolbens 30 unter brochen wird, so daß der Resthub des Kolbens (30) durch hydraulische Hubumsetzung erfolgt.

2. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (11) von einer zwischen dem Düsenkörper (10) und dem Haltekörper (12) eingespannten Zwischenscheibe (11) gebildet ist, und daß die Druckkammer (33) im Bereich der beiden aneinander angrenzenden Endbereiche des Druckkörpers (10) und der Zwischen scheibe (11) liegt.

3. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (33) von einer Erweiterung (32) der Führungs bohrung (18) für die Ventilnadel (15) an dem der Zwischenscheibe (11) nahen Ende des Düsenkörpers (10) umfaßt wird.

4. Kraftstoff-Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß sich an die Steuerkante (36) des Kolbens (30) eine in die Federkammer (26) des Haltekörpers (12) führende Längsnut (35) oder Abtragung anschließt.

5. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) an seiner der Ventilnadel (15) zugewandten Stirnseite ballig ausgebildet ist und die gegenüberliegende Stirn seite (41) der Ventilnadel (15) eben ist.

6. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (30) eine Sackbohrung (45) hat, in die ein Druck zapfen (44) der Ventilnadel (15) eingreift.