DE69500259T2 - Kraftstoffeinspritzventil für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzventil für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number
DE69500259T2
DE69500259T2 DE69500259T DE69500259T DE69500259T2 DE 69500259 T2 DE69500259 T2 DE 69500259T2 DE 69500259 T DE69500259 T DE 69500259T DE 69500259 T DE69500259 T DE 69500259T DE 69500259 T2 DE69500259 T2 DE 69500259T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
piston
fuel
pressure chamber
spring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69500259T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69500259D1 (de
Inventor
Finn Jensen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN B&W Diesel GmbH
Original Assignee
MAN B&W Diesel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN B&W Diesel GmbH filed Critical MAN B&W Diesel GmbH
Publication of DE69500259D1 publication Critical patent/DE69500259D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69500259T2 publication Critical patent/DE69500259T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen zweitakt-Dieselgroßmotor, mit einem Außengehäuse zur Anbringung in einem Zylinderdeckel und einem durchgehenden, in einer Düse ausmündenden Kraftstoffkanal und mit einem Ventuschieber, der in einer Schieberhülse in Längsrichtung verschieblich ist und auf den in Richtung auf seinen Ventilsitz hin durch eine vorgespannte Druckfeder und in der entgegengesetzten Richtung durch den Druck des Kraftstoffes im Kraftstoffkanal eingewirkt wird, einem ersten Kolben, der axial im Gehäuse verschieblich ist, an einem Ende der Druckfeder angeordnet ist und eine erste Oberfläche aufweist, die von der Feder fortweist und, zusammen mit einem ortsfesten Bauteil, einen ersten Druckraum begrenzt, der mit dem Kraftstoffkanal durch einen Kanal in Verbindung steht, wobei die Druckfeder den ersten Kolben in Richtung zu einer Endstellung hin bei einem minimalen Kraftstoffvolumen im ersten Druckraum beauf schlagt.
  • Ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bekannt aus DE-B-1 122 769 oder aus dem dänischen Patent Nr. 152 619 entsprechend dem japanischen Patent Nr. 1 851 989. In dem letzteren Dokument ist der Kanal vom Kraftstoffkanal zum ersten Druckraum als Drosselkanal ausgebildet, so daß der Druck in dem Raum dem herrschenden Druck im Kraftstoffkanal mit einer Verzögerung folgt. Wenn der Kraftstoffdruck während einer Einspritzperiode ansteigt, steigt auch der Druck im Druckraum an, so daß der erste Kolben zur Schließfeder hin gedrückt wird und die Kraft verstärkt, mit der die Feder auf den Ventilschieber in Richtung zu seinem Sitz hin wirkt, was den Schließdruck des Einspritzventils erhöht.
  • Hiermit wird dem Problem abgeholfen, daß der Schließdruck, d.h. der Druck, bei dem sich der Ventilschieber zu seinem Sitz hin am Ende der Lieferperiode bewegt, für gewöhnlich kleiner ist als der Öffnungsdruck, d.h. der Druck im Kraftstoffkanal, bei dem der Ventilschieber von seinem Ventilsitz zu Beginn einer Lieferperiode abgehoben wird. Der niedrigere Schließdruck ist der Tatsache zuzuschreiben, daß in der geschlossenen Stellung des Einspritzventils der Kraftstoffdruck auf eine wirksame Fläche des Ventilschiebers wirkt, die kleiner ist als wenn sich der Ventilschieber in seiner Offenstellung befindet, wenn der Druck auch auf die Schieberfläche unterhalb der Sitzfläche wirkt.
  • Bei dem im dänischen Patent beschriebenen Einspritzventil führt der erste Kolben kontinuierliche Einstellbewegungen während und unmittelbar nach der Lieferperiode des Einspritzventils aus, was zu einem nicht unerheblichen Verschleiß an der Führungsfläche des Kolbens mit daraus folgender erhöhter Leckage aus dem Druckraum führen kann. Nach dem Ende einer jeden Lieferperiode drückt die Druckfeder den ersten Kolben zurück in seine Endstellung bei einem minimalen Kraftstoffvolumen im Druckraum, so daß der Öffnungsdruck des Einspritzventils durch die hydraulische Belastung der Druckfeder nicht beeinflußt ist.
  • Es ist bekannt, daß der Kompressionsdruck im Motorzylinder von der Motorlast abhängt, so daß der Druck bei Vollasten erheblich höher ist als bei niedrigen Lasten. Bei Vollast kann z.B. der Kompressionsdruck etwa 120 bar betragen, während bei Leerlauflast der Kompressionsdruck bei etwa 40 bar liegt.
  • Wenn sich der Ventilschieber in seiner geschlossenen Stellung befindet, breitet sich der Druck im Motorzylinder durch die Düsenöffnungen und weiter zu der Schieberfläche unterhalb der Sitzfläche, d.h. dem an der Dusenseite des Ventilsitzes positionierten Schieberabschnitt, aus. Daher wirkt der herrschende Kompressionsdruck auf den Ventilschieber mit einer Kraft in Öffnungsrichtung. Der mit der Motorlast steigende Kompressionsdruck führt somit zu einem Abfall im Öffnungsdruck der bekannten Einspritzventile bei steigenden Motorlasten. Bei einem typischen Kraftstoffeinspritzventil für einen Zweitakt-Dieselgroßmotor kann der Öffnungsdruck z.B. von 400 bar bei Leerlauflast auf 325 bar bei Motorvollast abfallen. Der niedrigere Öffnungsdruck bei Vollast fördert nicht die Zerstäubung des Kraftstoffes zu Beginn der Einspritzperiode.
  • Bei niedrigen Motorlasten wird der Kraftstoffdruck im Einspritzventil durch seinen Öffnungsdruck bestimmt, da die Kraftstoffpumpen eine derart kleine Kraftstoffmenge fördern, daß der Strömungswiderstand in der Düse keinen Einfluß auf den Kraftstoffdruck hat. Im Gegensatz dazu sind die von den Pumpen bei höheren Motorlasten geförderten Kraftstoffmengen so groß, daß der Strömungswiderstand in der Düse für den Kraftstoffdruck im Einspritzventil bestimmend wird, d.h. der Kraftstoffdruck ist in diesem Fall wesentlich höher als der Öffnungsdruck des Einspritzventils.
  • Der Öffnungsdruck bei den bekannten Einspritzventilen wird durch die Vorspannung der Druckfeder bestimmt. Die Herstellung der Federn unterliegt bestimmten Fertigungstoleranzen, was dazu führt, daß die Kraftstoffeinspritzventile bei einem Verbrennungsmotor nicht notwendigerweise sämtlich auf exakt den gleichen Öffnungsdruck eingestellt sind. Die Abweichungen in den Öffnungsdrücken der Einspritzventile werden oft deutlicher nach einer langen Betriebsperiode des Motors, da die Federn im Betrieb nachgeben, d.h. etwas von ihrer Federkraft verlieren. Somit bestehen zeitbestimmte Veränderungen in den Öffnungsdrücken der Einspritzventile, was eine Kontrolle und ein Nachziehen der Druckfedern in regelmäßigen Abständen erfordert, um einen zufriedenstellenden Betrieb des Motors aufrecht zu erhalten. Dieses ist arbeitsaufwendig und unerwünscht.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil zu schaffen, das einen erhöhten Öffnungsdruck bei steigenden Motorlasten aufweist und das weniger Wartung erfordert.
  • Mit Blick auf diese Aufgabe ist das Kraftstoffeinspritzventil nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Feder in kraftübertragender Verbindung mit einem zweiten Kolben mit einer zweiten Oberfläche steht, die von der Feder fortweist und die Endwand in einem zweiten Druckraum bildet, daß bei Bewegung in Richtung fort von der Endstellung der erste Kolben eine Strömungsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum öffnet, daß der zweite Druckraum eine größere wirksame Querschnittsfläche als der erste Druckraum besitzt und daß ein begrenzter Ablaßkanal den zweiten Druckraum mit einem Ablaß verbindet.
  • Bei steigenden Motorlasten wächst, wie oben angegeben, der Druck im Kraftstoffkanal als Folge des strömungswiderstands in der Düse. Somit steigt auch der Druck im ersten Druckraum, was eine Verschiebung des ersten Kolbens hervorruft, so daß die strömungsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum geöffnet wird und eine Kraftstoffmenge in den zweiten Druckraum strömt. Da dieser Druckraum eine größere wirksame Querschnittsfläche als der erste Raum hat, führt der Druckaufbau im zweiten Raum zu einer Rückkehr des ersten Kolbens in seine Endstellung mit einem minimalen Kraftstoffvolumen und gleichzeitig wird die Kraftstoffmenge im zweiten Druckraum begrenzt, da der erste Kolben die Strömungsverbindung zwischen den Räumen unterbricht. Da der zweite Kolben in kraftübertragender Verbindung mit der Feder steht, wird letztere mit dem Füllen der Räume verkürzt, wodurch die Federkraft ansteigt. Abgesehen von einer kleinen abgeführten Kraftstoffmenge wird der Kraftstoff im Druckraum eingeschlossen gehalten, bis das Kraftstoffeinspritzventil wieder fur eine erneute Kraftstoffeinspritzung zu betätigen ist, und somit wird die erhöhte Kraft der Feder aufrechterhalten, die dem Kraftstoffeinspritzventil sowohl einen höheren Öffnungsdruck als auch einen höheren Schließdruck vermittelt.
  • Falls der Höchstdruck im Kraftstoffkanal während der nächsten Einspritzperiode höher ist, weil die Motorlast ansteigt, erzeugt der Kraftstoffdruck im ersten Druckraum eine Kraft auf den ersten Kolben, die größer ist als die entgegengerichtete Federkraft, was zu einer Verschiebung des ersten Kolbens führt, so daß die Strömungsverbindung zwischen den Räumen geöffnet wird, bis der Druckaufbau im zweiten Druckraum eine erhöhte Federkraft erzeugt hat, die geringfügig größer ist als der Kraftstoffdruck auf der wirksamen Querschnittfläche des ersten Druckraums. Die erhöhte Federkraft führt dann den ersten Kolben wieder in seine Endstellung mit einer abgesperrten Strömungsverbindung zwischen den Räumen zurück.
  • Der begrenzte Ablaßkanal bildet einen ununterbrochenen Ablaß einer kleinen Kraftstoffmenge aus dem zweiten Druckraum. Dieses gewährleistet, daß die Belastung der Feder ebenfalls verringert wird, wenn die Motorlast und damit der Höchstdruck im Kraftstoffkanal abnimmt. Falls die Last nicht abnimmt, wird die abgelassene Kraftstoffmenge durch neuen Kraftstoff bei der nächsten Einspritzperiode ersetzt, da das Ablassen des Kraftstoffes eine kleine Druckabsenkung im zweiten Druckraum hervorruft, so daß der erste Kolben die Strömungsverbindung wieder öffnen kann.
  • Der Öffnungsdruck des Kraftstoffeinspritzventils bei einer spezifischen Last im oberen Lastbereich des Motors hängt ab von der wirksamen Querschnittsfläche des ersten Raums. Da eine solche Fläche mit sehr feinen Toleranzen hergestellt werden kann, regulieren sich alle Kraftstoffeinspritzventile im Motor selbst mit dem gleichen Öffnungs- und Schließdruck ein, da die verschiedenen herstellungsbedingten Abweichungen in der Federcharakteristik der Druckfedern und ihr unterschiedliches Nachlassen im Betriebszeitraum durch Kompression der Federn ausgeglichen wird, bis sie die gleiche Federkraft erbringen, die sich auf den höchsten Kraftstoffdruck in den Einspritzventilen einstellt. Diese Einstellung findet automatisch während des Betriebs des Motors statt, und dieses vermeidet zu einem wesentlichen Teil die Notwendigkeit einer periodischen manuellen Einstellung der Einspritzventile.
  • Es ist möglich, die Strömungsverbindung mit einer Seitenöffnung auszubilden, die durch den ersten Kolben bei seiner Verschiebung abgedecket oder freigegeben werden kann, jedoch hat der erste Kolben vorzugsweise einen Sitzabschnitt, der die Strömungsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum durch Kontakt mit einem entsprechenden Sitzabschnitt am ortsfesten Bauteil sperrt. Derartige Sitzabschnitte haben sich über viele Jahre als sehr zuverlässig bei Kraftstoffeinspritzventilen erwiesen, und sie erzeugen ein eindeutiges gegenüber großen Druckunterschieden haltbares Schließen.
  • Der Ablaßkanal kann zweckmäßig von einer solchen begrenzten Größe sein, daß das bei Motorvollast während eines Motorarbeitsspiels abgelassene Volumen im Bereich von einem Halben bis zu einem Zwanzigstel des Kraftstoffvolumens im zweiten Druckraum liegt. Falls die abgelassene Menge größer wird als die Hälfte, wird es schwierig, insbesondere bei niedrigen Motorlasten, die gewünschte Erhöhung im Öffnungsdruck zu erreichen, und zusätzlich werden die Kolbenbewegungen groß und häufig, da der zweite Druckraum bei jeder Einspritzperiode neu gefüllt werden muß, auch wenn die Motorlast konstant ist. Falls das abgelassene Volumen kleiner ist als ein Zwanzigstel, fällt der Öffnungsdruck unzweckmäßig langsam bei einer plötzlichen Verringerung der Motorlast. Die genannten Ablaßverhältnisse gelten bei Motorvollast.
  • Bei einer Ausführungsform kann die wirksame Querschnittsfläche des ersten Druckraums kleiner sein als die Öffnungsfläche des Ventilschiebers. Dies hat zum Ergebnis, daß der erste Kolben in der obigen Endstellung bei niedrigen Motorlasten verbleibt, wenn der Kraftstoffdruck durch den Öffnungsdruck des Einspritzventils bestimmt wird, der allein durch die mechanische Vorspannung der Feder erzeugt wird. Nur wenn der Kraftstoffdruck bei einer größer werdenden Motorlast ansteigt, führt der Druck auf der wirksamen Querschnittsfläche des ersten Raums zu einer Kraft, die die Federkraft überwinden und den ersten Kolben aus seiner Endstellung herausbewegen kann.
  • Vorzugsweise weist der zweite Druckraum eine wirksame Querschnittsfläche auf, die mehrfach größer ist als diejenige des ersten Raums. Dies hat zum Ergebnis, daß der Druck im zweiten Druckraum eine entsprechende Zahl von Malen kleiner ist als der Druck im ersten Raum, wenn die auf die Feder und damit auf den ersten Kolben wirkende Kraft des zweiten Kolbens die entgegengesetzt gerichtete, auf den ersten Kolben wirkende Kraft des Kraftstoffes ausgleicht. Die große wirksame Querschnittsfläche des zweiten Raums führt somit zum Schließen des zweiten Raums bei einem vorteilhaft niedrigen Raumdruck, was zu einem vehrältnismäßig kleinen Druckabfall über den Ablaßkanal mit einem daraus folgenden kleinen Kraftstoffablaß aus dem zweiten Druckraum führt. Die große Fläche des zweiten Druckraums erbringt auch den Vorteil, daß der Raum mit einem großen Kraftstoffvolumen bei einer bestimmten Verschiebung des zweiten Kolbens und einer entsprechenden Kompression der Feder gefüllt ist. Diese beiden Umstände tragen beide dazu bei, daß die Kraft der Feder nur geringfügig verändert wird, während sich das Kraftstoffventil in seiner geschlossenen Stellung zwischen zwei Einspritzperioden befindet.
  • Es ist möglich, beide Kolben am Ende der Feder nächst der Düse anzuordnen, da das Bauteil, das in bezug auf den ersten Kolben ortsfest ist, dann von dem Ventilschieber gebildet wird. Das Ergebnis einer solchen Ausbildung ist, daß die Kolben an den Einstellbewegungen des Ventilschiebers teilnehmen. In diesem Fall wirken die Kolben als eine Vergrößerung der Masse des Schiebers, die dem Einspritzventil langsamere Einstellbewegungen vermittelt. Da dieses normalerweise als Nachteil angesehen wird, kann der erste Kolben alternativ am gegenüberliegenden Ende der Feder gebildet sein. Dieses führt zu dem Nachteil, daß die Strömungsverbindung zwischen den beiden Druckräumen langgestreckt wird und verhältnismäßig schwierig herzustellen ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die sowohl diese Nachteile vermeidet als auch einfach herzustellen ist, ist das Kraftstoffeinspritzventil so ausgebildet, daß in an sich bekannter Weise die Druckfeder zwischen zwei Federführungen angebracht ist, die in Längsrichtung auf einem mittleren Druckglied verschieblich sind, das im Gehäuse ortsfest gehalten ist, daß der zweite Kolben in der oberen Federführung ausgebildet ist, die von der Düse abgewandt ist und eine untere Rohrwand, die das Druckglied druckdicht umgibt, und eine obere Rohrwand, die einen größeren Innendurchmesser als die untere Wand besitzt und den ersten Kolben druckdicht umgibt, sowie ein die Wände miteinander verbindendes Zwischenteil aufweist, dessen oberseitige Oberfläche die zweite Oberfläche bildet, daß der erste Kolben ringförmig und zwischen dem Druckglied und der oberen Wand des zweiten Kolbens eingeschlossen ist und einen unteren inneren Bund aufweist, dessen oberseitige Oberfläche die erste Oberfläche bildet, die nach innen in den Sitzabschnitt ausläuft, und daß der entsprechende Sitzabschnitt des Druckgliedes nach unten weist und zwischen einem Durchgangskanal zum Kraftstoffkanal und einem unteren Bereich verkleinerten Durchmessers angeordnet ist, der die Strömungsverbindung zwischen den beiden Räumen bildet.
  • Der Ablaßkanal kann als unabhängiges Teil z.B. in Form einer kleinen Bohrung durch den zweiten Kolben in den zweiten Raum gebildet sein, jedoch besteht der Ablaßkanal vorzugsweise aus den druckdichten Ringspalten zwischen den beiden Wänden des zweiten Kolbens und dem ersten Kolben bzw. dem Druckglied, da diese Ringspalte als solche schwierig vollkommen druckdicht zu bekommen sind. Die abgeführte Kraftstoffmenge schmiert gleichzeitig die aneinander gleitenden Oberflächen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:
  • Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Kraftstoffeinspritzventil nach der Erfindung,
  • Fig. 2 im größeren Maßstab einen Bereich der Fig. 1, der die Druckfeder mit zugehorigen Teilen veranschaulicht, und
  • Fig. 3 ein Diagramm der Wechselbeziehung zwischen der Motorlast und den Öffnungsdrücken von Einspritzventilen der bekannten Art bzw. solchen nach der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt ein allgemein mit 1 bezeichnetes Kraftstoffeinspritzventil mit einem Außengehäuse 2 zur Anbringung in einem Zylinderdeckel. Das Gehäuse ist langgestreckt und hat an seinem oberen Ende ein Befestigungsteil 3, das seitlich vorsteht und mittels im Deckel befestigter Schrauben eine Kontaktfläche 4 am unteren Ende des Gehäuses gegen eine entsprechende, im Deckel gebildete Kontaktfläche drückt. Eine Kraftstoffpumpe, nicht gezeigt, oder dergleichen Quelle einer periodischen Zufuhr unter hohem Druck stehenden Kraftstoffes ist durch eine Druckleitung mit einem Kraftstoffeinlaß 5 am oberen Ende des Einspritzventils verbunden, von wo aus ein Kraftstoffkanal 6 mittig durch das Einspritzventil nach unten zu einer Düse 7 mit einem mittleren Hohlraum 8 läuft, von dem Düsenöffnungen, nicht gezeigt, zum Einspritzen von Kraftstoff in den Motorzylinder austrahlen.
  • Der Kraftstoffkanal kann ein Ventil aufweisen, das für einen Umlauf vorerwärmten Kraftstoffes im Einspritzventil zwischen den Einspritzperioden öffnet. Der Kraftstoffkanal läuft durch ein ortsfestes Bauteil in Form eines Druckglieds 9, das in Aufwärtskontakt mit einem Teil 10, das im Gehäuse ortsfest ist, und in Abwärtskontakt mit einem Zwischenteil 11 steht, das fest gegen eine im Gehäuse ortsfeste Schieberführung 12 gedrückt wird. Ein Ventilschieber 13 ist so untergebracht, daß er in Längsrichtung in einer mittleren Führungsbohrung 12' in der Schieberführung verschiebbar ist und mit seinem einen Ende einen nach unten vorstehenden zylindrischen Abschnitt 11' am Zwischenteil umfaßt. Die Führungsbohrung zentriert den Schieber derart, daß eine ringförmige konische Sitzfläche 14, die am unteren Ende des Ventilschiebers angeordnet und als eine Nadel ausgebildet ist, koaxial zu einem entsprechenden Ventilsitz an der Schieberführung 12 steht. Wenn sich der Ventilschieber in seiner geschlossenen Stellung mit gegen den Ventilsitz an der Schieberführung gedrückter Sitzfläche befindet, ragt die Spitze der Nadel in den mittleren Hohlraum der Düse vor und wird hier dem Motorzylinderdruck ausgesetzt, dersich durch die Düsenöffnungen in den Hohlraum ausbreitet und auf den Ventilschieber mit einer Kraft in Öffnungsrichtung wirkt. Das untere Ende des Ventilschiebers und der Schieberführung 12 begrenzen einen Druckraum 15, der mit dem Kraftstoffkanal 6 über Schrägbohrungen 16 in Verbindung steht. Die untere ringförmige Endfläche des Ventilschiebers, die nach innen von der Nadel begrenzt ist, wird durch den Kraftstoffdruck im Raum 15 beeinflußt, wenn der Kraftstoffdruck auf den Ventilschieber mit einer Kraft in Öffnungsrichtung wirkt. Die Öffnungsfläche des Ventilschiebers ist im wesentlichen bestimmt durch den Durchmesserunterschied zwischen dem Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 11' und dem Innendurchmesser der Führungsbohrung 12'.
  • Der Ventilschieber ist ferner in Schließrichtung, d.h. in Abwärtsrichtung zum Ventilsitz hin, mittels einer Druckfeder 17 belastet, deren oberes Ende mit einer oberen Federführung 18 in Berührung steht, die verschieblich auf dem Druckglied 9 angebracht ist, und deren unteres Ende über eine untere Federführung 19 abgestützt ist, die ebenfalls auf dem Druckglied 9 durch eine geschlitzte Druckbuchse verschieblich geführt ist, deren untere Endfläche mit einem oberen Bund am Ventilschieber 13 in Berührung steht. Die Federkraft wird somit über die Federführung 19 und die Druckbuchse 20 auf den Ventuschieber 13 übertragen.
  • Ein ringförmiger erster Kolben 21 ist axial verschieblich auf dem oberen Abschnitt des Druckgliedes 9 angebracht. Der Innendurchmesser der Gleitfläche 22 (Fig. 2) des Kolbens ist an die gegenüberliegende Führungsfläche 23 des Druckgliedes in der Weise angepaßt, daß der Ringspalt zwischen den Oberflächen so eng für den Kolben ist, daß er das Druckglied abdichtend umgibt. Die Führungsfläche 23 läuft nach unten in einer zylindrischen Ausnehmung aus, die in das Druckglied eingearbeitet ist und durch einen Kanal 24 mit dem mittleren Kraftstoffkanal 6 im Druckglied in Verbindung steht. Die Ausnehmung geht nach unten in einen zylindrischen Abschnitt 25 mit kleinerem Außendurchmesser als die Führungsfläche 23 über. Unter dem Abschnitt 25 hat das Druckglied einen ringförmigen konischen unteren Sitzabschnitt 26.
  • Der erste Kolben 21 hat einen unteren inneren Bund 27 mit einen konischen oberen Sitzabschnitt 26', der druckdichtend am Sitzabschnitt 26 anliegen kann. In dem Bereich auf der Höhe der Ausnehmung und des zylindrischen Abschnitts 25 begrenzen der erste Kolben und das Druckglied einen ersten Druckraum 28 mit einer effektiven Querschnittsfläche, die durch den Durchmesserunterschied zwischen dem Abschnitt 25 und der Führungsfläche 23 bestimmt ist. Die effektive Querschnittsfläche liegt auf der oberseitigen Oberfläche des Bundes 27, d.h. auf einer ersten Oberfläche, die von der Feder fortweist, so daß der durch den Kanal 24 in den ersten Druckraum eingeführte Kraftstoffdruck auf den ersten Kolben mit einer abwärtsgerichteten Kraft wirkt.
  • Ein zweiter Kolben 29 ist einstückig mit der oberen Federführung 18 gebildet und umfaßt ein ringförmiges Zwischenteil 30, das eine untere Rohrwand 31 und eine obere Rohrwand 32 abstützt Die Innenseite der unteren Wand 31 steht druckdicht und in Längsrichtung verschieblich in Kontakt mit einer zweiten zylindrischen Führungsfläche 33 des Druckgliedes 9, und die Innenseite der oberen Wand 32 steht druckdicht und axial verschieblich in Kontakt mit der Außenseite des ersten Kolbens 21. Der erste und der zweite Kolben begrenzen zusammen mit dem Druckglied 9 einen zweiten Druckraum 34 mit einer wirksamen Querschnittsfläche, die durch den Durchmesserunterschied zwischen den zylindrischen Innenseiten der unteren Wand 31 und der oberen Wand 32 bestimmt ist. Eine zylindrische Ausnehmung, die in der Außenseite des Druckgliedes gebildet und unmittelbar unter dem Sitzabschnitt 26 angeordnet ist, bildet eine Strömungsverbindung 35 zwischen den beiden Druckräumen, wenn sich der erste Kolben vom Sitzabschnitt 26 fortbewegt hat.
  • Die Unterseite des Bundes 27 kann einen oder mehrere Vorsprünge oder einen ringförmigen Vorsprung mit Einschnitten aufweisen, um den Teil des zweiten Druckraums 34, der radial fluchtend mit dem Vorsprung angeordnet ist, in Strömungsverbindung mit der Strömungsverbindung 35 zu halten, wenn der Vorsprung an der oberen Seite des Zwischenteils 30 anliegt. Bei einer alternativen Ausführungsform, nicht gezeigt, kann der Vorsprung ringförmig sein, und die Innenseite der unteren Wand 31 kann einen kleineren Durchmesser als die Innenseite des Bundes 27 aufweisen, so daß der Teil des zweiten Druckraums, der der Strömungsverbindung 35 nächstgelegen ist, eine aufwärts wirksame Querschnittsfläche aufweist, die zur Strömungsverbindung 35 offen ist, wenn der Vorsprung am Bund 27 an der oberen Seite des Zwischenteils 30 anliegt und die Verbindung zum übrigen Teil des Druckraums 34 sperrt. Bei einem entsprechenden Druckanstieg in der Strömungsverbindung 35 veranlaßt diese wirksame Fläche den zweiten Kolben 29, sich vom ersten Kolben 21 wegzubewegen mit gleichzeitiger Freilegung der vollen wirksamen Querschnittsfläche des zweiten Druckraums.
  • Der zweite Druckraum 34 steht ständig in Berührung mit einem eingeschränkten Ablaßkanal, der aus einem druckdichten Ringspalt zwischen der Innenseite der oberen Wand 32 und der zylindrischen Außenseite des ersten Kolbens und dem druckdichten Ringspalt zwischen der Innenseite der unteren Wand 31 und der Führungsfläche 33 am Druckglied besteht.
  • Es folgt nun eine Beschreibung, wie die beiden Kolben selbsttätig die gewünschte Federkraft in der Druckfeder 27 erzeugen. Wenn der Motor abgestellt ist und der Kraftstoffkanal 6 nicht unter Druck steht, nehmen die beiden Kolben die in der Zeichnung gezeigte Position ein, in der die Druckfeder 17 mit ihrer herstellerseitigen Vorspannung den zweiten Kolben 29 nach oben zur Anlage an den ersten Kolben 21 drückt, der die Federkraft auf das Druckglied 9 durch die Sitzabschnitte 26 und 26' überträgt.
  • Wenn der Motor anläuft und die Last größer wird, steigt der Druck im Kraftstoffkanal 6 bei jeder Einspritzperiode auf einen Höchstdruck an, der bei Niedriglasten dem Öffnungsdruck des Einspritzventils entspricht und bei höheren Lasten durch den Strömungswiderstand in den Düsenöffnungen bestimmt wird. Der Maximaldruck im Kraftstoffkanal steigt somit bei größer werdenden Motorlasten.
  • Der Druck im Kraftstoffkanal 6 breitet sich durch den Kanal 24 auf den ersten Druckraum 28 aus, und wenn hier der Druck eine Höhe erreicht, bei dem die abwärtsgerichtete Kraft auf den ersten Kolben die voreingestellte Federkraft überwindet, wird der erste Kolben zur Feder hin bewegt, die zwischen den Federführungen 18 und 19 zusammengedrückt wird, und gleichzeitig strömt der Kraftstoff über die Strömungsverbindung 35 in den zweiten Druckraum, wo der Druck bis auf eine Höhe aufgebaut wird, bei der der erste Kolben 21 zur Berührung mit dem Sitzabschnitt 26 zurückkehrt, whrend der zweite Kolben 29 in der Position verbleibt, in der der Feder die zusätzliche Belastung vermittelt wird.
  • Falls der Druck im Kraftstoffkanal 6 bei nachfolgenden Einspritzperioden auf einen höheren Wert ansteigt, werden die Kolbenbewegungen wiederholt, so daß der Feder 17 eine Belastung vermittelt wird, die linear von dem Maximaldruck im Kraftstoffkanal 6 abhängig ist.
  • Durch die druckdichten Ringspalte wird ein kleiner Betrag an Kraftstoff ständig vom zweiten Druckraum abgelassen, wobei der Kraftstoff zu einer Ablaßöf fnung, nicht gezeigt, über den Innenraum des Gehäuses 2 geführt wird.
  • Auf diese Weise erreicht das Kraftstoffeinspritzventil nach der Erfindung eine Federkraft und damit einen Öffnungsdruck, der mit größer werdenden Motorlasten größer wird, wie in Fig. 3 gezeigt. Dieses macht es möglich, den Öffnungsdruck bei niedrigen Motorlasten zu senken, da das Einspritzventil selbsttätig den hohen Öffnungsdruck erzeugt, der bei Vollast erforderlich ist. Somit kann die Druckfeder mit einer vorgegebenen Vorspannung hergestellt werden, die einen Öffnungsdruck bei niedrigen Lasten von etwa 200 bar erbringt, was einen stabilen Motorbetrieb bei Teillasten fördert, und gleichzeitig ist der Öffnungsdruck bei Vollast höher als bei den bekannten Einspritzventilen, was eine Zerstäubung des Kraftstoffes zu Beginn der Einspritzperiode begünstigt.
  • Anstelle des obigen mittigen Verlaufs kann der Kraftstoffkanal 6 in allgemein bekannter Weise eine Anzahl von Kanälen umfassen, die sich in einem ortsfesten Zwischenteil entlang der Außenseite der Feder erstrecken und die im Druckraum 15 über Schrägkanäle in der Schieberführung ausmünden. Bei dieser Ausbildung wird die Öffnungsfläche des Ventilschiebers durch die die Nadel umgebende untere ringförmige Endfläche bestimmt.

Claims (7)

1. Kraftstoffeinspritzventil (1) für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Zweitakt-Dieselgroßmotor, mit einem Außengehäuse (2) zur Anbringung in einem Zylinderdeckel und einem durchgehenden, in einer Düse (7) ausmündenden Kraftstoffkanal (6), und mit einem in einer Schieberhülse (12) in Längsrichtung verschieblichen Ventilschieber (13), auf welchen Schieber in Richtung auf seinen Ventilsitz hin durch eine vorgespannte Druckfeder (17) und in der entgegengesetzten Richtung druch den Druck des Kraftstoffes im Kraftstoffkanal eingewirkt wird, einem ersten Kolben (21), der axial im Gehäuse verschieblich ist, an einem Ende der Druckfeder angeordnet ist und eine erste Oberfläche aufweist, die von der Feder fortweist und, zusammen mit einem ortsfesten Bauteil (9), einen ersten Druckraum (28) begrenzt, der mit dem Kraftstoffkanal durch einen Kanal (24) in Verbindung steht, wobei die Druckfeder den ersten Kolben in Richtung zu einer Endstellung hin bei einem minimalen Kraftstoffvolumen im ersten Druckraum beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder in kraftübertragender Verbindung mit einem zweiten Kolben (29) mit einer zweiten Oberfläche steht, die von der Feder fortweist und die Endwand in einem zweiten Druckraum (34) bildet, daß bei Bewegung in Richtung fort von der Endstellung der erste Kolben (21) eine Strömungsverbindung (35) zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum öffnet, daß der zweite Druckraum (34) eine größere wirksame Querschnittsfläche als der erste Druckraum (28) besitzt und daß ein begrenzter Ablaßkanal den zweiten Druckraum mit einem Ablaß verbindet.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (21) einen Sitzabschnitt (26') aufweist, der die Strömungsverbindung (35) zwischen dem ersten und dem zweiten Druckraum durch Anlage an einem entsprechenden Sitzabschnitt (26) an dem ortsfesten Bauteil sperrt.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaßkanal von einer solchen begrenzten Größe ist, daß das bei Motorvollast während eines Motorarbeitsspiels abgelassene Volumen im Bereich von einem Halben bis zu einem Zwanzigstel des Kraftstoffvolumens im zweiten Druckraum (34) liegt.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Querschnittsfläche des ersten Druckraums (28) kleiner ist als die Öffnungsfläche des Ventilschiebers.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Druckraum (34) eine wirksame Querschnittsfläche aufweist, die mehrfach größer ist als diejenige des ersten Raums (28).
6. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Druckfeder (17) zwischen zwei Federführungen (18,19) angebracht ist, die in Langsrichtung auf einem mittleren Druckglied (9) verschieblich sind, das im Gehäuse ortsfest gehalten ist, daß der zweite Kolben (29) in der oberen Federführung (18) ausgebildet ist, die von der Düse (7) abgewandt ist und eine untere Rohrwand (31), die das Druckglied druckdicht umgibt, und eine obere Rohrwand (32), die einen größeren Innendurchmesser als die untere Wand besitzt und den ersten Kolben (21) druckdicht umgibt, sowie ein die Wände miteinander verbindendes Zwischenteil (30) aufweist, dessen oberseitige Oberfläche die zweite Oberfläche bildet, daß der erste Kolben (21) ringförmig und zwischen dem Druckglied und der oberen Wand des zweiten Kolbens eingeschlossen ist und einen unteren inneren Bund (27) aufweist, dessen oberseitige Oberfläche die erste Oberfläche bildet, die nach innen in den Sitzabschnitt (26') ausläuft, und daß der entsprechende Sitzabschnitt (26) des Druckgliedes nach unten weist und zwischen einem Durchgangskanal (24) zum Kraftstoffkanal (6) und einem unteren Bereich verkleinerten Durchmessers angeordnet ist, der die Strömungsverbindung (35) zwischen den beiden Räumen bildet.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaßkanal aus druckdichten Ringspalten zwischen den beiden Wänden (31,32) des zweiten Kolbens und dem ersten Kolben (21) bzw. dem Druckglied (9) besteht.
DE69500259T 1994-08-09 1995-07-11 Kraftstoffeinspritzventil für eine brennkraftmaschine Expired - Fee Related DE69500259T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DK092794A DK171216B1 (da) 1994-08-09 1994-08-09 Brændselsinjektor til en forbrændingsmotor
PCT/DK1995/000300 WO1996005425A1 (en) 1994-08-09 1995-07-11 A fuel injector for an internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69500259D1 DE69500259D1 (de) 1997-05-28
DE69500259T2 true DE69500259T2 (de) 1997-11-06

Family

ID=8099107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69500259T Expired - Fee Related DE69500259T2 (de) 1994-08-09 1995-07-11 Kraftstoffeinspritzventil für eine brennkraftmaschine

Country Status (14)

Country Link
EP (1) EP0733163B1 (de)
JP (1) JP3090473B2 (de)
KR (1) KR970703488A (de)
CN (1) CN1060250C (de)
AU (1) AU3161295A (de)
DE (1) DE69500259T2 (de)
DK (1) DK171216B1 (de)
ES (1) ES2101609T3 (de)
FI (1) FI107470B (de)
HR (1) HRP950445B1 (de)
NO (1) NO306793B1 (de)
PL (1) PL176852B1 (de)
RU (1) RU2126095C1 (de)
WO (1) WO1996005425A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10134868A1 (de) * 2001-07-18 2003-02-13 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffinjektor mit Schließdruckkompensation

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB762684A (en) * 1954-01-20 1956-12-05 David William Edgar Kyle Improvements in and relating to liquid fuel injection equipment for internal combustion engines
DE1122769B (de) * 1954-05-11 1962-01-25 Nylands Verksted Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung des Brennstoffeinspritzzeitpunktes bei Brennkraftmaschinen
DK152619C (da) * 1984-04-16 1988-08-22 Man B & W Diesel As Braendstofinjektor til dieselmotorer

Also Published As

Publication number Publication date
NO970494L (no) 1997-02-04
HRP950445B1 (en) 2000-08-31
JP3090473B2 (ja) 2000-09-18
FI107470B (fi) 2001-08-15
ES2101609T3 (es) 1997-07-01
CN1155324A (zh) 1997-07-23
NO970494D0 (no) 1997-02-04
JPH10503820A (ja) 1998-04-07
DE69500259D1 (de) 1997-05-28
CN1060250C (zh) 2001-01-03
FI962931A0 (fi) 1996-07-22
EP0733163B1 (de) 1997-04-23
PL176852B1 (pl) 1999-08-31
RU2126095C1 (ru) 1999-02-10
FI962931A (fi) 1996-07-22
DK92794A (da) 1996-02-10
DK171216B1 (da) 1996-07-29
NO306793B1 (no) 1999-12-20
HRP950445A2 (en) 1997-04-30
WO1996005425A1 (en) 1996-02-22
KR970703488A (ko) 1997-07-03
AU3161295A (en) 1996-03-07
PL315571A1 (en) 1996-11-12
EP0733163A1 (de) 1996-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3834235C2 (de) Kraftstoffeinspritzdüse zur zweistufigen Kraftstoffeinspritzung
DE69104525T2 (de) Kraftstoffeinspritzdüse.
DE3541938C2 (de) Magnet-Überströmventil
DE102005003663B4 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtungen mit vermindertem Verschleiß
DE3788916T2 (de) Hochdruckpump-Düseneinheit.
DE3535953C2 (de)
DE69013283T2 (de) Hochdruck-Kraftstoffeinspritzeinheit mit Steuerung des Druckes der Kammer für den Spritzzeitpunkt.
EP1339966B1 (de) Einspritzdüse mit zwei separat steuerbaren düsennadeln
DE2126777A1 (de) Pumpe Düse zur Kraftstoffeinspritzung fur Brennkraftmaschinen
DE19545162B4 (de) Brennstoffeinspritzvorrichtung mit federvorgespanntem Steuerventil
DE69307233T2 (de) Hochdruck-kraftstoffpumpendüseneinheit mit variablem effektivem überlaufquerschnitt
DE2608937A1 (de) Einspritzduese
DE69113515T2 (de) Hochdruck-Brennstoffeinspritzdüse.
DE3020271A1 (de) Brennstoffeinspritzpumpe
DE3545051A1 (de) Brennstoff-einspritzpumpe fuer eine mehrzylindrige brennkraftmaschine
WO1988002068A1 (en) Fuel injection device for a diesel engine
DE69309085T2 (de) Hochdruckkraftstoffeinspritzventil mit kraftstoffabflussventil
DE19613520A1 (de) Einspritzanlage
DE69500259T2 (de) Kraftstoffeinspritzventil für eine brennkraftmaschine
DE3512443C2 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
WO2002064969A1 (de) Vorrichtung zur kraftstoff-hochdruckversorgung einer brennkraftmaschine
DE3247584A1 (de) Kraftstoffeinspritzpumpe fuer brennkraftmaschinen
DE3236828A1 (de) Brennstoffeinspritzvorrichtung
DE3425816A1 (de) Kraftstoffeinspritzduese
DE4124484C1 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee