EP0030258B1 - Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0030258B1
EP0030258B1 EP80106065A EP80106065A EP0030258B1 EP 0030258 B1 EP0030258 B1 EP 0030258B1 EP 80106065 A EP80106065 A EP 80106065A EP 80106065 A EP80106065 A EP 80106065A EP 0030258 B1 EP0030258 B1 EP 0030258B1
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valve needle
spring
fuel
pressure spring
stroke
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Kurt Seifert
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08—Fuel-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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift

Definitions

  • the invention is based on an injection nozzle according to the preamble of the independent claim.
  • a known injection nozzle of this type CH-A-329 505, Figure 6
  • the first compression spring is supported on a spring plate which is pressed against a stop fixed to the housing by the second compression spring in the closed position and during a first partial stroke of the valve needle.
  • the second compression spring is arranged between the control point for the fuel passage and the first compression spring.
  • the first compression spring is weaker than the second compression spring and engages the retaining ring of the valve needle via a bell-shaped body, which comes into contact with the spring plate after the first partial stroke of the valve needle.
  • the first compression spring is then short-circuited and the valve needle is acted upon by the second, stronger compression spring in the closing direction.
  • This design is relatively complex and differs considerably from a standard design used in many types of injection nozzles of an assembly consisting of a nozzle body, valve needle, closing spring and retaining ring.
  • the fuel supply line opens from the side into the space of the injection nozzle that receives the compression springs, so that the housing parts also deviate from the design with injection valve with the valve needle opening outwards, with an axial opening of the fuel supply line.
  • a throttle point is not provided in the fuel passage, but in the spring plate, so that in some cases advantageous, precise stroke-dependent control of the throttle point is not possible.
  • the arrangement according to the invention with the characterizing features of the independent patent claim has the advantage that an assembly already made for other types of injection nozzles in large series, consisting of a nozzle body, valve needle with retaining ring and a constant compression spring acting in the closing direction, can be used for the purpose the pressure stage generation is only supplemented by additional components. These additional components are all arranged upstream of the assembly mentioned, so that the assembly can be kept unchanged and the diameter of the injection nozzle does not have to be increased.
  • the arrangement of the throttle point in the fuel passage and its stroke-dependent control by the valve needle means that with small injection quantities, an injection time extension and thus a quieter running of the internal combustion engine is achieved.
  • the fuel is better processed with the smaller quantities injected in the idling and part-load range, which results in a decrease in the specific fuel consumption and a decrease in the toxic components in the exhaust gas.
  • the throttle point is switched off, so that there is no throttle loss due to the larger passage cross-section with sufficient fuel preparation.
  • the special design of the spring plate also ensures that, even in this operating range, the fuel can flow largely unthrottled into the space accommodating the closing spring.
  • the fuel injector shown is shown partly in section, partly in external view, in order to provide a better overview of the proportions.
  • a shaft-shaped nozzle body 1 is clamped to a nozzle holder 5 by a union nut 2 with the interposition of a sleeve 3 and a stop ring 4.
  • the union nut 2 is dash-dotted and the nozzle holder 5 is only partially shown.
  • a valve group is directly attached to the nozzle body 1 and consists of a valve needle 6, a closing spring 7, a spring plate 8 and a retaining ring 9.
  • the retaining ring 9 is suspended in an annular groove 10 of the valve needle via a keyhole, not shown.
  • the closing spring 7 is supported by washers 11 on a shoulder 12 of the nozzle body 1 on the one hand and on the other hand on the spring plate 8.
  • the head 13 of the valve needle is pressed by the spring 7 with a conical surface 14 onto a conical valve seat 15 arranged on the nozzle body 1.
  • the cone 14 is adjoined by a cylindrical section 16 on the valve needle, which, together with the inner bore 17 of the nozzle body 1 receiving the valve needle 6, delimits a throttle point D. As soon as the fuel injection nozzle is fully open, this collar 16 emerges from the bore 17, so that the throttle cross section is eliminated.
  • a spring plate 18 of a second compression spring 19 engages on the retaining ring 9 on the side facing away from the injection side and is supported on the side facing away from the spring plate via a washer 20 on the nozzle holder 21.
  • the spring plate 18 is provided with a hollow hub passing through the inner bore of the stop ring 4 with play, which is downstream of the valve striking surface of this spring plate has 18 openings in its wall. In this way, largely unthrottled fuel feedthrough is made possible in spite of the narrow space available. As soon as fuel under pressure passes through a pressure channel 22 into the fuel injector interior 23, it flows through a pressure bore 24 in the nozzle body 1 to the spray opening.
  • valve needle If the pressure in the interior 23 is sufficiently high, the valve needle is supported by the spring 19, but is displaced against the force of the closing spring 7 until the spring plate 18 of the spring 19 abuts the stop ring 4. During this advance stroke, the collar 16 does not yet emerge from the inner bore 17, so that the throttle point D is fully effective during the injection. After the pressure increase has compensated for the failing spring 19, the valve needle 6 is displaced further against the spring 7, after which the collar 16 emerges from the bore 17 and this throttling effect is switched off.

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Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Einspritzdüse nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Bei einer bekannten Einspritzdüse dieser Gattung (CH-A-329 505, Figur 6) ist die erste Druckfeder an einem Federteller abgestützt, welcher in der Schliesslage und während eines ersten Teilhubes der Ventilnadel von der zweiten Druckfeder gegen einen gehäusefesten Anschlag gedrückt ist. Die zweite Druckfeder ist zwischen der Steuerstelle für den Kraftstoffdurchgang und der ersten Druckfeder angeordnet. Die erste Druckfeder ist schwächer als die zweite Druckfeder bemessen und greift am Haltering der Ventilnadel über einen glockenförmigen Körper an, welcher nach dem ersten Teilhub der Ventilnadel am Federteller zur Anlage kommt. Danach ist die erste Druckfeder kurzgeschlossen und die Ventilnadel durch die zweite, stärkere Druckfeder in Schliessrichtung beaufschlagt. Diese Ausführung ist verhältnismässig aufwendig und weicht von einer bei vielen Typen von Einspritzdüsen verwendeten Standardausführung einer aus Düsenkörper, Ventilnadel, Schliessfeder und Haltering bestehenden Baugruppe erheblich ab. Ausserdem mündet bei dieser Ausführung die Kraftstoffzuleitung von der Seite her in den die Druckfedern aufnehmenden Raum der Einspritzdüse ein, so dass auch die Gehäuseteile von der bei Einspritzdüsen mit nach aussen öffnender Ventilnadel üblichen Bauform mit axialer Einmündung der Kraftstoffzuleitung abweichen. Eine Drosselstelle ist nicht im Kraftstoffdurchgang, sondern im Federteller vorgesehen, so dass eine in manchen Fällen vorteilhafte, exakt hubabhängige Steuerung der Drosselstelle nicht möglich ist.
  • Bei Einspritzdüsen mit nach innen öffnender Ventilnadel und zwei Druckfedern ist es bekannt, die erste Druckfeder stärker als die zweite zu bemessen und die zweite Druckfeder während des ersten Teilhubes der Ventilnadel der ersten Druckfeder entgegenwirken zu lassen (CH-A-329 505, Figur 4). Jedoch ist auch bei dieser Ausführung die zweite Druckfeder zwischen der Steuerstelle für den Kraftstoffdurchgang und der ersten Druckfeder vorgesehen, wodurch sich eine Sonderbauform der Ventilnadel ergibt.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemässe Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine bereits für andere Typen von Einspritzdüsen in Grossserien hergestellte, aus Düsenkörper, Ventilnadel mit Haltering und einer stetig in Schliessrichtung wirkenden ersten Druckfeder bestehende Baugruppe verwendet werden kann, die zum Zweck der Druckstufenerzeugung lediglich durch zusätzliche Bauelemente ergänzt ist. Diese zusätzlichen Bauelemente sind allesamt stromauf der genannten Baugruppe angeordnet, so dass die Baugruppe unverändert beibehalten werden kann und der Durchmesser der Einspritzdüse nicht vergrössert werden muss. Durch die Anordnung der Drosselstelle im Kraftstoffdurchgang und deren hubabhängige Steuerung durch die Ventilnadel ist erreicht, dass bei kleinen Einspritzmengen eine Spritzzeitverlängerung und dadurch ein leiserer Lauf der Brennkraftmaschine erzielt wird. Ausserdem wird der Kraftstoff bei den im Leerlauf- und Teillastbereich eingespritzten kleineren Mengen besser aufbereitet, was einen Rückgang des spezifischen Kraftstoffverbrauchs sowie eine Abnahme der Giftbestandteile im Abgas mit sich bringt. Bei den grösseren Einspritzmengen im oberen Teillast- und Vollastbereich wird die Drosselstelle ausgeschaltet, so dass aufgrund des grösseren Durchgangsquerschnitts bei ausreichender Kraftstoffaufbereitung keine Drosselverluste entstehen. Durch die besondere Ausbildung des Federtellers wird ferner erreicht, dass auch in diesem Betriebsbereich der Kraftstoff weitgehend ungedrosselt in den die Schliessfeder aufnehmenden Raum einströmen kann.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
    • Beschreibung des Erfindungsbeispiels
  • In der Zeichnung ist die dargestellte Kraftstoff-einspritzdüse zum Teil im Schnitt, zum Teil in der Aussenansicht dargestellt, um einen besseren Überblick der Proportionen zu vermitteln. Ein schaftförmiger Düsenkörper 1 ist durch eine Überwurfmutter 2 unter Zwischenschaltung einer Hülse 3 und eines Anschlagringes 4 an einen Düsenhalter 5 gespannt. Die Überwurfmutter 2 ist strichpunktiert und der Düsenhalter 5 ist nur teilweise dargestellt.
  • Am Düsenkörper 1 ist unmittelbar eine Ventilgruppe befestigt, die aus einer Ventilnadel 6 einer Schliessfeder 7, einem Federteller 8 und einem Haltering 9 besteht. Der Haltering 9 ist über ein nicht näher dargestelltes Schlüsselloch in eine Ringnut 10 der Ventilnadel eingehängt. Die Schliessfeder 7 stützt sich über Unterlegscheiben 11 an einer Schulter 12 des Düsenkörpers 1 einerseits und andererseits an dem Federteller 8 ab.
  • Durch die Feder 7 wird der Kopf 13 der Ventilnadel mit einer konischen Fläche 14 auf einen am Düsenkörper 1 angeordneten konischen Ventilsitz 15 gepresst. An den Kegel 14 schliesst sich an der Ventilnadel ein zylindrischer Abschnitt 16 an, der zusammen mit der die Ventilnadel 6 aufnehmenden Innenbohrung 17 des Düsenkörpers 1 eine Drosselstelle D begrenzt. Sobald die Kraftstoffeinspritzdüse voll geöffnet ist, taucht dieser Bund 16 aus der Bohrung 17 aus, so dass der Drosselquerschnitt aufgehoben ist.
  • Am Haltering 9 greift auf der der Einspritzseite abgewandten Seite ein Federteller 18 einer zweiten Druckfeder 19 an, welche sich auf der dem Federteller abgewandten Seite über eine Unterlegscheibe 20 am Düsenhalter 21 abstützt. Der Federteller 18 ist mit einer durch die Innenbohrung des Anschlagringes 4 mit Spiel hindurchgreifenden Hohlnabe versehen, die stromab der Anschlagfläche dieses Federtellers 18 Durchbrüche in ihrer Wand aufweist. Hierdurch ist trotz des engen zur Verfügung stehenden Raumes eine weitgehend ungedrosselte Kraftstoffdurchführung ermöglicht. Sobald nun Kraftstoff unter Druck über einen Druckkanal 22 in den Kraftstoffeinspritzdüseninnenraum 23 gelangt, strömt dieser über eine Druckbohrung 24 im Düsenkörper 1 zur Spritzöffnung. Bei ausreichend hohem Druck im Innenraum 23 wird die Ventilnadel unterstützt durch die Feder 19, jedoch entgegen der Kraft der Schliessfeder 7 verschoben, bis der Federteller 18 der Feder 19 an den Anschlagring 4 stösst. Bei diesem Vorhub taucht der Bund 16 noch nicht aus der Innenbohrung 17, so dass die Drosselstelle D bei der Einspritzung voll wirksam ist. Nachdem die Druckzunahme die ausfallende Feder 19 kompensiert hat, die Ventilnadel 6 weiter gegen die Feder 7 verschoben, wonach der Bund 16 aus der Bohrung 17 austaucht und diese Drosselwirkung ausgeschaltet wird.

Claims (1)

1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einer in Strömungsrichtung des Kraftstoffs gegen Federkraft öffnenden Ventilnadel (6) und einer endseitig an einer zur Führung der Ventilnadel (6) dienenden Bohrung (17) eines Düsenkörpers (1) bzw. Einsatzes desselben angeordneten Steuerstelle (14, 15) für den Kraftstoffdurchgang, wobei die Ventilnadel (6) durch zwei axial hintereinander angeordnete Druckfedern (7, 19) belastbar ist, von denen die erste (7) an einem Haltering (9) der Ventilnadel (6) im Schliesssinn angreift, wogegen die zweite Druckfeder (19) sich an einer gehäusefesten Schulter (21) abstützt und am Haltering (9) über einen Federteller (18) angreift, welcher zum Zweck einer sprunghaften Schliesskraftzunahme am Beginn einer Haupteinspritzphase über einen Teilhub der Ventilnadel (6) hinweg an einem gehäusefesten Anschlag (4) abgefangen ist, gekennzeichnet durch folgende, zum Teil an sich bekannten Merkmale:
a) Die erste Druckfeder (7) ist zwischen der Steuerstelle (14, 15) für den Kraftstoffdurchgang und der zweiten Druckfeder (19) angeordnet,
b) die erste Druckfeder (7) ist stärker als die zweite Druckfeder (19) bemessen und stützt sich ebenfalls an einer gehäusefesten Schulter (12) ab,
c) die zweite Druckfeder (19) ist der ersten Druckfeder (7) entgegengerichtet und der Federteller (18) ist während eines zweiten Teiles des Öffnungshubes der Ventilnadel (6) vom gehäusefesten Anschlag (4) abgefangen,
d) der gehäusefeste Anschlag (4) ist ein zwischen Düsenkörper (1) und Düsenhalter (5) eingespannter, stromauf des Halterings (9) der Ventilnadel (6) angeordneter Ringkörper, durch dessen Innenbohrung der Federteller (18) hindurchgreift,
e) an der Steuerstelle (14, 15) ist eine von der Ventilnadel (6) hubabhängig gesteuerte, während eines ersten Teils des Öffnungshubs der Ventilnadel (6) wirksame und danach ausgeschaltete Drosselstelle (D) im Kraftstoffdurchgang vorgesehen,
f) der Federteller (18) ist mit einer durch die Innenbohrung des Ringkörpers (4) mit Spiel hindurchgreifenden Hohlnabe und mit stromab der Anschlagfläche des Federtellers (18) angeordneten Durchbrüchen in der Wand der Hohlnabe versehen.
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