EP0267203A1 - Einspritzdüse für brennkraftmaschinen - Google Patents

Einspritzdüse für brennkraftmaschinen

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Publication number
EP0267203A1
EP0267203A1 EP19870902308 EP87902308A EP0267203A1 EP 0267203 A1 EP0267203 A1 EP 0267203A1 EP 19870902308 EP19870902308 EP 19870902308 EP 87902308 A EP87902308 A EP 87902308A EP 0267203 A1 EP0267203 A1 EP 0267203A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control piston
pressure
hollow needle
injection
injection nozzle
Prior art date
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Ceased
Application number
EP19870902308
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gottfried Haider
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.)
Voestalpine Metal Forming GmbH
Original Assignee
Voestalpine Metal Forming 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 Voestalpine Metal Forming GmbH filed Critical Voestalpine Metal Forming GmbH
Publication of EP0267203A1 publication Critical patent/EP0267203A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • 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
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/182—Discharge orifices being situated in different transversal planes with respect to valve member direction of movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
    • F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/188—Spherical or partly spherical shaped valve member ends
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • the invention relates to an injection nozzle for internal combustion engines, in particular diesel engines, with a valve needle designed as a hollow needle and guided in a nozzle body and opening against a spring force, and a control piston guided inside the hollow needle, the hollow needle cooperating with at least one injection opening and the control piston releases additional injection openings when a predetermined pressure is exceeded.
  • Such a known injection nozzle has a hollow needle which, after lifting off over a predetermined stroke, opens radial bores of a piston guided in the interior of the hollow needle and, after these radial bores are released, enables injection via additional injection openings.
  • the inner piston is supported against the hollow needle by means of a spring, whereby according to another embodiment, after the hollow needle has been lifted off, the inner piston is raised against the force of such a spring and in this way opens up the additional spray openings.
  • the injection nozzle according to the invention essentially consists in that the hollow needle has radial openings which, when the hollow needle is lowered into its seat, open into the working space of the control piston, that the working space of the control piston can be pressurized with fuel and that the fuel is supplied to the working area of the control piston can be switched off before the maximum injection pressure is reached.
  • the fuel is fed into the working space of the control piston in that the hollow needle has radial openings which open into the working space of the control piston when the hollow needle is lowered to its seat.
  • the working space of the control piston can be pressurized with fuel makes it possible to dispense with the use of springs which negatively influence the inertia and that the supply of fuel to the working space of the control piston can be switched off before the maximum injection pressure is reached an exact definition of the point in time at which the additional spray holes are released by pressing on the control piston.
  • the switching off of the supply of fuel to the working space of the control piston can be selected at any time and it can be achieved in this way that the additional Spray openings are only released at an arbitrarily high injection pressure in order to inject even at full load and high speed in such a way that an operating mode below the smoke limit is ensured.
  • the procedure is such that the working space of the control piston and the pressure space of the hollow needle can be supplied with fuel under pressure from a common pressure medium source, so that the use of a separate pressure medium source for controlling the control piston can be dispensed with.
  • the design according to the invention is such that the radial openings in the hollow needle throttle or block the fuel supply to the work space when the hollow needle is raised.
  • the lifting of the hollow needle enables the fuel supply to the working chamber of the control piston to be shut off. From the beginning of the throttling of the fuel supply to the working space of the control piston or the closing of the fuel supply to this space, the desired pressure difference can build up due to the further increasing fuel pressure, which subsequently opens up the additional spray holes.
  • the setting of the desired differential pressure and thus the time of opening of the second spray openings can also be achieved in that a pressure relief valve is switched on in the fuel supply line to the work area, as corresponds to a further embodiment.
  • a particularly advantageous regulation of the injection process as a function of engine parameters, such as, for example, the speed, can be carried out by switching on a throttle valve which can be controlled as a function of an engine parameter, in particular the engine speed, in the fuel supply line to the work area.
  • the throttle The valve can be designed in a preferred manner as a control slide, the control slide depending on a motor parameter, in particular the speed, can be acted upon by pressure, preferably the backing pump pressure, and releases a variable flow cross section in the feed line to the work space.
  • a structurally particularly simple design for supplying the working space of the control piston with fuel under pressure and supplying the nozzle needle space can be achieved in that the fuel supply line to the working space of the control piston opens into an annular recess in the nozzle body which is separate from the fuel supply to the hollow needle.
  • the closing of the additional spray openings by the control piston can be ensured in a simple manner in that the control piston interacts with a valve closing member, in particular a ball, arranged in the area of the nozzle needle tip.
  • a valve closing member in particular a ball
  • the additional injection openings are printed by the Kraftstoff ⁇ itself, held closed without the help of springs, and by selection of the Ab Kunststoffzeitifs for supplying or limiting the pressure of the supplied fuel volume in the working space of the control piston can be the beginning of the additional Injection can also be shifted in the direction of high injection pressures.
  • balls the closing element, the production is considerably cheaper since no double fits are required.
  • An adjustable stop can advantageously be provided for the stroke of the control piston, for which purpose a particularly adjustable pressure pin is preferably arranged in the hollow needle at the end facing away from the nozzle needle tip.
  • the activation of the additional spray openings can be controlled as a function of the injection pressure and speed, so that better atomization in the transition area and overall a lower injection pressure with a shorter spraying time at high speed can be achieved.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the nozzle body of an injection nozzle according to the invention with a pressure relief valve
  • FIG. 2 shows an enlarged longitudinal section of the lower part of FIG. 1
  • 3 shows an enlarged longitudinal section of the pressure limiting valve of FIG. 1
  • 4 shows a longitudinal section analogous to FIG. 2 of a second embodiment of an injection nozzle according to the invention
  • 5 shows an enlarged longitudinal section of the nozzle base
  • 6 shows a longitudinal section of the lower part analogously to FIG. 2 of a further embodiment according to the invention with a throttle valve controlled as a function of the speed
  • Fig. 7 is a view in the direction of arrow VII of Figure 6 with the section unfolded.
  • FIG. 8 shows the course of the injection pressure versus camshaft speed for a single-stage injection nozzle according to the prior art and for an injection nozzle according to the invention in the embodiment according to FIGS. 1, 2 and 3, and the embodiment according to FIG. 6; Fig.
  • FIGS. 1, 2 and 3 show the course of the injection duration over camshaft speed for a single-stage injection nozzle according to the prior art and for an injection nozzle according to the invention in the embodiment according to FIGS. 1, 2 and 3.
  • the nozzle body of an injection nozzle according to the invention is designated by 1 in FIG.
  • Fuel passes through a bore 2 into two separate lines 3 and 4, line 3 leading to the working space of a control piston and fuel via line 4 into an annular recess 5 of nozzle body 1 and from there to injection openings 6 and 7 in Area of the nozzle needle tip is guided.
  • line 3 a pressure relief valve 8 is switched on, which will be described in more detail later with reference to FIG. 3.
  • a hollow needle is designated, which is acted upon by the force of a spring 10 in the closed position.
  • the line 3 also opens into an annular recess 11 in the nozzle body 1.
  • the hollow needle 9 has radial bores 12 which lead into the working space 13 of a control piston 14, which is located inside the hollow needle 9 is guided and can be formed from a plurality of cylindrical individual pistons with a graduated diameter, as shown in FIG. 2, or in a simple manner without grading the diameter.
  • the hollow needle 9 has an in particular adjustable pressure pin 15, which limits the stroke of the control piston 14 via an additional piston 16.
  • the hollow needle 9 interacts with the injection openings 6, while the control piston 14 interacts with the injection openings 7 via a valve closing member 17 designed as a ball.
  • the same pressure prevails in lines 3 and 4 at the beginning of the injection process and the control piston 14 is pressed into the closed position by the fuel entering the working space 13.
  • the hollow needle When a certain injection pressure is exceeded, the hollow needle first lifts up against the force of the spring acting on it and releases the injection openings 6, while the control piston continues to close the injection openings 7.
  • the pressure limiting valve closes the further fuel supply in line 3 to the working space 13 of the control piston 14, while the pressure in line 4 continues to rise, as a result of which a sufficient pressure difference between the working space 13 and that in the area of the nozzle needle tip is formed located control piston surface of the control piston 14 lifts from the game guided ball 17 and this relieved suddenly. Due to its elasticity and the high flow rate, the ball 17 now lifts off its seat and thereby releases the additional spray holes 7.
  • the beginning of the opening of the additional spray holes can thus be precisely controlled by a corresponding design of the pressure limiting valve, whereby by applying pressure to the working space 13 of the control piston 14 with fuel, a spring for acting on the control piston 14 can be dispensed with, as a result of which in addition to smaller dimensions of the hollow needle 9, a gentler needle impact can also be achieved.
  • Fig. 3 the pressure relief valve 8 is shown in detail, fuel passes under pressure into the lines 3 and 4. Via a device 18, fuel enters a space 19 and acts on an actuator 20, which by the force of a Spring 21 is acted upon. With increasing pressure, the actuator 20 is displaced in the direction of the arrow 22, whereupon the valve closing member 24 stops the further supply of fuel into the line 3 to the working space of the control piston via a stop 23.
  • the closing pressure of the valve can be varied accordingly by suitable dimensioning of the valve 8.
  • the annular recess 11 forms a control edge with respect to the bores 12 of the hollow needle 9, which means that in this variant a pressure relief valve in the line 3 to the working space 13 of the control piston 14 can be dispensed with.
  • Injection pressure is again present in both lines 3 and 4, and if a certain pressure is exceeded, the hollow needle 9 lifts off its seat and releases the injection openings 6.
  • the bores 12 grind the recess 11 to the work space, as a result of which no further pressure build-up takes place and after the formation of a pressure difference, the control piston 14 also lifts off its seat and thereby releases the additional injection openings 7.
  • the hollow needle 9 is lifted from its seat and the bores 12 are practically completely overlapped by the recess 11, while the control piston, which in this embodiment is made from one piece and into which Nozzle needle tip is fitted which has not yet opened injection openings 7.
  • Fig. 5 shows an enlarged view of the nozzle bottom with the raised hollow needle 9, wherein the valve closing member designed as a ball 17 is still pressed by the control piston 14 onto its seat.
  • the use of a ball as a valve closing element brings advantages in terms of production technology, since a double fitting of the valve closing element can be dispensed with.
  • a control slide 25 is switched into the line 3 to the working space 13 of the control piston 14 and can be acted upon by a control pressure, in particular the backing pump pressure, via a line 26.
  • the control slide has a circumferential groove 27, which is designed as a control edge for the line 3, and a spring 28 is arranged in its interior.
  • cylindrical pins 29 for fitting the nozzle body 1 are also shown.
  • the circumferential groove 27, which is designed as a control edge in line 3 can be clearly seen.
  • the control slide 25 blows over the line 3 when the backing pump pressure increases, as a result of which no further pressure build-up takes place in the control chamber 13 of the control piston 14 and, after a pressure difference has been formed, the injection openings 7 are released by the control piston 14.
  • Curves a and b correspond to a single-stage injection nozzle according to the prior art with a small (a) or large (b) control rod travel.
  • a small control rod travel corresponds to the partial load range and a large control rod travel corresponds to the full load range.
  • the dashed curves c and d are achieved with an injection nozzle according to the invention with a pressure relief valve according to FIGS. 1, 2 and 3, while curve e is obtained in a configuration with a control slide according to FIGS. 6 and 7.
  • S denotes the switching point of the connection of the additional injection openings. It can be clearly seen that in an injection nozzle according to the invention with reduced maximum injection pressures, sufficiency can be found.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzdüse für Brenn¬ kraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren, mit einer in einem Düsenkörper geführten und entgegen einer Federkraft öffnenden als Hohlnadel ausgebildeten Ventilnadel und einem im Inneren der Hohlnadel geführten Steuerkolben, wobei die Hohlnadel mit wenigstens einer Einspritzöffnung zusammenwirkt und der Steuerkolben bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes zusätzliche Einspritzöffnungen freigibt.
Eine derartige bekannte Einspritzdüse weist eine Hohlnadel auf, welche nach Abheben über einen vorbestimmten Hub radiale Bohrungen eines im Inneren der Hohlnadel geführten Kolbens freigibt und nach Freigeben dieser radialen Bohrungen ein Einspritzen über zusätzliche Einspritzöffnungen ermöglicht. Der innere Kolben ist hiebei mittels einer Feder gegen die Hohlnadel abgestützt, wobei nach einer anderen Ausführungs- for nach Abheben der Hohlnadel der innenliegende Kolben entgegen der Kraft der derartigen Feder angehoben wird und auf diese Weise die zusätzlichen Spritzöffnungen freigibt. Bei einer derartigen Ausbildung erfolgt die Freigabe zusätz¬ licher Spritzöffnungen in Abhängigkeit von einem vorbestimm¬ ten Weg der Hohlnadel und im Falle der Anhebung des inneren Steuerkolbens durch den Kraftstoffdruck entgegen der Kraft einer Feder. Die Freigabe zusätzlicher Spritzlöcher für Vollast ist im wesentlichen dadurch begründet, daß bei niedrigen Drehzahlen zur Erzielung einer guten Zerstäubung kleine Spritzlöcher angeordnet sein müssen. Derartige kleine Spritzlöcher würden bei Vollast zu einem entsprechend hohen Einspritzdruck und entsprechend verlängerter Spritzdauer führen, so daß insbesondere für hohe Drehzahlen schon viele Vorschläge gemacht wurden, verschiedene Spritzlochreihen nacheinander zu öffnen bzw. eine zweite Spritzlochreihe hinzuzuschalten. Um auch bei Vollast und hoher Drehzahl noch eine wirksame Zuschaltung der zweiten Stufe sicherzustellen. darf diese üblicherweise erst bei etwa dem halben maximalen Einspritzdruck öffnen und die Höhe dieses Einspritzdruckes muß durch eine entsprechende Federkraft bestimmt sein. Dies würde bei den bekannten Ausbildungen zu Federausmaßen führen, die im Düsenkörper nicht mehr ohne weiteres unterzubringen sind, und im übrigen zu einem starken Verschleiß durch starken Nadelschlag führen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Ausbildung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die zusätz¬ lichen Spritzlöcher erst bei relativ hohem Einspritzdruck freigegeben werden und die Freigabe der zusätzlichen Spritz- löcher mit geringer Trägheit reproduzierbar an einstellbaren Zeitpunkten möglich wird. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Einspritzdüse im wesentlichen darin, daß die Hohlnadel radiale Durchbrechungen aufweist, welche bei an ihren Sitz abgesenkter Hohlnadel in den Arbeitsraum des Steuerkolbens münden, daß der Arbeitsraum des Steuerkolbens mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagbar ist und daß die Zufuhr von Kraftstoff zum Arbeitsraum des Steuerkolbens vor Erreichen des maximalen Einspritzdruckes abschaltbar ist. Die Zuleitung von Kraftstoff in den Arbeitsraum des Steuerkolbens erfolgt dadurch, daß die Hohlnadel radiale Durchbrechungen aufweist, welche bei an ihren Sitz abgesenkter Hohlnadel in den Arbeitsraum des Steuerkolbens münden. Dadurch, daß der Arbeitsraum des Steuerkolbens mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagbar ist, wird es möglich, auf die Verwendung von die Trägheit negativ beeinflussenden Federn zu verzichten und dadurch, daß die Zufuhr von Kraftstoff zum Arbeitsraum des Steuerkolbens vor Erreichen des maximalen Einspritzdruckes abschaltbar ist, wird eine exakte Definition des Zeitpunktes ermöglicht, zu welchem die zusätzlichen Spritzlöcher durch Aufdrücken des Steuerkolbens freigegeben werden. Die Abschal¬ tung der Zufuhr von Kraftstoff zum Arbeitsraum des Steuer- kolbens kann zu beliebigen Zeitpunkten gewählt werden und es kann auf diese Weise erreicht werden, daß die zusätzlichen Spritzöffnungen erst bei beliebig hohem Einspritzdruck freigegeben werden, um auch bei Vollast und hoher Drehzahl so einzuspritzen, daß eine Betriebsweise unterhalb der Rauch¬ grenze sichergestellt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird so vorgegangen, daß der Arbeitsraum des Steuerkolbens und der Druckraum der Hohlnadel von einer gemeinsamen Druckmittel¬ quelle mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagbar ist, wodurch auf die Verwendung einer eigenen Druckmittelquelle zur Steuerung des Steuerkolbens verzichtet werden kann.
In besonders vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Ausbildung hiebei so getroffen, daß die radialen Durch- brechungen der Hohlnadel bei Anheben der Hohlnadel die Kraftstoffzufuhr zum Arbeitsraum drosseln oder verschließen. Bei dieser Ausbildung ermöglicht das Anheben der Hohlnadel das Absteuern der Kraftstoffzufuhr zum Arbeitsraum des Steuerkolbens. Ab dem Beginn der Drosselung der Kraftstoff- zufuhr zum Arbeitsraum des Steuerkolbens bzw. dem Ver¬ schließen der Kraftstoffzufuhr zu diesem Raum kann sich die gewünschte Druckdifferenz durch den weiter ansteigenden Kraftstoffdruck aufbauen, welche in der Folge die zusätz¬ lichen Spritzlöcher freigibt. Die Einstellung des gewünschten Differenzdruckes und damit des Zeitpunktes der Öffnung der zweiten Spritzöffnungen kann auch dadurch erzielt werden, daß in die Kraftstoffzuführungsleitung zum Arbeitsraum ein Druckbegrenzungsventil eingeschaltet ist, wie dies einer weiteren Ausführungsform entspricht.
Eine besonders vorteilhafte Regelung des Einspritzverlaufes in Abhängigkeit von Motorkenngrößen, wie beispielsweise der Drehzahl, kann dadurch vorgenommen werden, daß in die Kraft- stoffzuführungsleitung zum Arbeitsraum ein in Abhängigkeit von einer Motorkenngröße, insbesondere der Motordrehzahl, steuerbares Drosselventil eingeschaltet ist. Das Drossel- ventil kann hiebei in bevorzugter Weise als Steuerschieber ausgebildet sein, wobei der Steuerschieber in Abhängigkeit von einer Motorkenngröße, insbesondere der Drehzahl, mit Druck, vorzugsweise dem Vorpumpendruck, beaufschlagbar ist und einen veränderbaren Durchströmquerschnitt in der Zulauf¬ leitung zum Arbeitsraum freigibt.
Eine konstruktiv besonders einfache Ausbildung für die Versorgung des Arbeitsraumes des Steuerkolbens mit Kraftstoff unter Druck und die Versorgung des Düselnadelrau es läßt sich dadurch verwirklichen, daß die Kraftstoffzuführungsleitung zum Arbeitsraum des Steuerkolbens in eine von der Kraftstoff¬ zuführung zur Hohlnadel getrennte ringförmige Ausnehmung im Düsenkörper mündet.
Das Verschließen der zusätzlichen Spritzöffnungen durch den Steuerkolben kann in einfacher Weise dadurch sichergestellt werden, daß der Steuerkolben mit einem im Bereich der Düsen¬ nadelspitze angeordneten Ventilschließglied, insbesondere einer Kugel, zusammenwirkt. In allen vorgenannten^ Fällen werden die zusätzlichen Spritzöffnungen durch den Kraftstoff¬ druck selbst, ohne Zuhilfenahme von Federn geschlossen gehalten, und durch Wahl des Absteuerzeitpunktes für die Zufuhr oder Begrenzung des Druckes der zugeführten Kraft- stoffmenge in den Arbeitsraum des Steuerkolbens kann der Beginn der zusätzlichen Einspritzung beliebig auch in Rich¬ tung hoher Einspritzdrücke verschoben werden. Bei Verwendung von Kugeln als Schließglied ist die Herstellung wesentlich günstiger, da keine Doppelpassungen erforderlich sind. Mit Vorteil kann für den Hub des Steuerkolbens ein einstellbarer Anschlag vorgesehen sein, wofür vorzugsweise in der Hohlnadel an dem der Düsennadelspitze abgewandten Ende ein inbesondere verstellbarer Druckzapfen angeordnet ist.
Durch die Verwendung von Kraftstoff unter Druck oder eines in Abhängigkeit von der Drehzahl sich ändernden Vorpumpendruckes im Falle der Verwendung eines Steuerschiebers kann die Zuschaltung der zusätzlichen Spritzöffnungen in Abhängigkeit vom Einspritzdruσk und Drehzahl gesteuert werden, wodurch sich eine bessere Zerstäubung im Übergangsbereich und ins- gesamt ein geringerer Einspritzdruck bei kürzerer Spritzdauer bei hoher Drehzahl erzielen läßt.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Düsen¬ körper einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse mit einem Druckbegrenzungsventil; Fig. 2 einen vergrößerten Längs¬ schnitt des unteren Teiles der Fig. 1; Fig. 3 einen ver¬ größerten Längsschnitt des Druckbegrenzungsventiles der Fig. 1; Fig. 4 einen Längsschnitt analog Fig. 2 einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse; Fig. 5 einen vergrößerten Längsschnitt des Düsenbodens; Fig. 6 einen Längsschnitt des unteren Teils analog Fig. 2 einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einem drehzahlabhängig gesteuerten Drosselventil; Fig. 7 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles VII der Fig. 6 mit herausgeklapptem Schnitt; Fig.
8 den Verlauf des Einspritzdruckes über Nockenwellendrehzahl für eine einstufige Einspritzdüse nach dem Stand der Technik und für eine erfindungsgemäße Einspritzdüse in der Ausführung gemäß Fig. 1, 2 und 3, und der Ausführung gemäß Fig. 6; Fig.
9 den Verlauf der Spritzdauer über Nockenwellendrehzahl für eine einstufige Einspritzdüse nach dem Stand der Technik und für eine erfindungsgemäße Einspritzdüse in der Ausführung gemäß Fig. 1, 2 und 3.
In Fig. 1 ist der Düsenkörper einer erfindungsgemäßen Ein¬ spritzdüse mit 1 bezeichnet. Über eine Bohrung 2 gelangt Kraftstoff in zwei getrennte Leitungen 3 und 4, wobei die Leitung 3 zum Arbeitsraum eines Steuerkolbens führt und über die Leitung 4 Kraftstoff in eine ringförmige Ausnehmung 5 des Düsenkörpers 1 und von dort zu Einspritzöffnungen 6 und 7 im Bereich der Düsennadelspitze geführt wird. In die Leitung 3 ist ein Druckbegrenzungsventil 8 eingeschaltet, welches an Hand der Fig. 3 später detaillierter beschrieben wird. Mit 9 ist eine Hohlnadel bezeichnet, die durch die Kraft einer Feder 10 in SchließStellung beaufschlagt ist.
In Fig. 2 ist der untere Teil des Düsenkörpers 1 vergrößert dargestellt, wobei die Bezugszeichen beibehalten wurden. Wie in Fig. 2 deutlich zu erkennen, mündet auch die Leitung 3 in eine ringförmige Ausnehmung 11 im Düsenkörper 1. Im Bereich der Ausnehmung 11 weist die Hohlnadel 9 radiale Bohrungen 12 auf, die in den Arbeitsraum 13 eines Steuerkolbens 14 führen, der im Inneren der Hohlnadel 9 geführt ist und aus mehreren zylindrischen Einzelkolben mit abgestuftem Durchmesser, wie in Fig. 2 dargestellt, oder in einfacher Weise auch ohne Durchmesserabstufung ausgebildet sein kann. Die Hohlnadel 9 weist an dem der Düsennadelspitze abgewandten Ende einen insbesondere verstellbaren Druckzapfen 15 auf, der über einen zusätzlichen Kolben 16 den Hub des Steuerkolbens 14 begrenzt. Wie aus Fig. 2 deutlich wird, wirkt die Hohlnadel 9 mit den Einspritzöffnungen 6 zusammen, während der Steuerkolben 14 über ein als Kugel ausgebildetes Ventilschließglied 17 mit den Einspritzöffnungen 7 zusammenwirkt. In den Leitungen 3 und 4 herrscht bei Beginn des Einspritzvorganges jeweils gleicher Druck und der Steuerkolben 14 wird durch den in den Arbeitsraum 13 gelangenden Kraftstoff in Schließlage ge¬ drückt. Bei überschreiten eines gewissen Einspritzdruckes hebt zuerst die Hohlnadel entgegen der Kraft der sie beauf¬ schlagenden Feder ab und gibt die Einspritzöffnungen 6 frei, während der Steuerkolben weiterhin die Einspritzöffnungen 7 abschließt. Vor Erreichen des maximalen Einspritzdruckes schließt das Druckbegrenzungsventil die weitere Kraftstoff¬ zufuhr in Leitung 3 zum Arbeitsraum 13 des Steuerkolbens 14, während der Druck in Leitung 4 weiter ansteigt, wodurch nach Ausbildung einer ausreichenden Druckdifferenz zwischen dem Arbeitsraum 13 und der im Bereich der Düsennadelspitze gelegenen Steuerkolbenfläche der Steuerkolben 14 von der mit Spiel geführten Kugel 17 abhebt und diese schlagartig ent¬ lastet. Durch ihre Elastizität und die hohe Strömungs¬ geschwindigkeit hebt nunmehr auch die Kugel 17 von ihrem Sitz ab und gibt dadurch die zusätzlichen Spritzlöcher 7 frei. Durch eine entsprechende Auslegung des Druckbegrenzungs- ventiles kann somit der Beginn der Öffnung der zusätzlichen Spritzlöcher exakt gesteuert werden, wobei durch die Beauf¬ schlagung des Arbeitsraumes 13 des Steuerkolbens 14 mit Kraftstoff unter Druck auf eine Feder zur Beaufschlagung des Steuerkolbens 14 verzichtet werden kann, wodurch neben kleineren Ausmaßen der Hohlnadel 9 auch ein sanfterer Nadel- schlag erzielt werden kann.
In Fig. 3 ist das Druckbegrenzungsventil 8 detailliert dargestellt, über die Bohrung 2 gelangt Kraftstoff unter Druck in die Leitungen 3 und 4. Über eine Einrichtung 18 gelangt Kraftstoff in einen Raum 19 und wirkt auf ein Stell¬ glied 20, welches durch die Kraft einer Feder 21 beaufschlagt ist. Bei steigendem Druck wird das Stellglied 20 in Richtung des Pfeiles 22 verschoben, worauf über einen Anschlag 23 das Ventilschließglied 24 die weitere Zufuhr von Kraftstoff in die Leitung 3 zum Arbeitsraum des Steuerkolbens unterbindet. Durch geeignete Dimensionierung des Ventiles 8 kann der Schließdruck des Ventiles entsprechend variiert werden.
In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungs¬ gemäßen Einspritzdüse dargestellt, wobei die Bezugszeichen beibehalten wurden. In dieser Ausbildung bildet die ring- förmige Ausnehmung 11 eine Steuerkante gegenüber den Bohrun¬ gen 12 der Hohlnadel 9, wodurch in dieser Variante auf ein Druckbegrenzungsventil in der Leitung 3 zum Arbeitsraum 13 des Steuerkolbens 14 verzichtet werden kann. In beiden Leitungen 3 und 4 liegt wiederum Einspritzdruck an und bei überschreiten eines gewissen Druckes hebt die Hohlnadel 9 von ihrem Sitz ab und gibt die Einspritzöffnungen 6 frei. Nach Zurücklegen eines vorbestimmten Hubes überschleifen die Bohrungen 12 die Ausnehmung 11 zum Arbeitsraum, wodurch in diesem kein weiterer Druckaufbau erfolgt und nach Ausbildung einer Druckdifferenz hebt auch der Steuerkolben 14 von seinem Sitz ab und gibt dadurch die zusätzlichen Einspritzöffnungen 7 frei. In der in Fig. 4 gezeigten Darstellung ist die Hohlnadel 9 von ihrem Sitz abgehoben und es sind die Bohrun¬ gen 12 von der Ausnehmung 11 praktisch vollkommen überschlif¬ fen, während der Steuerkolben, der in dieser Ausführung aus einem Stück gefertigt ist und in die Düsennadelspitze einge¬ paßt ist, die Einspritzöffnungen 7 noch nicht freigegeben hat.
Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Düsenbodens mit abgehobener Hohlnadel 9, wobei das als Kugel 17 ausgebildete Ventilschließglied durch den Steuerkolben 14 noch auf seinen Sitz gepreßt wird. Die Verwendung einer Kugel als Ventil¬ schließglied bringt fertigungstechnische Vorteile, da auf eine Doppelpassung des Ventilschließgliedes verzichtet werden kann.
In der in Fig. 6 dargestellten abgeänderten Ausführungsform ist in die Leitung 3 zum Arbeitsraum 13 des Steuerkolbens 14 ein Steuerschieber 25 eingeschaltet, der über eine Leitung 26 mit einem Steuerdruck, insbesondere dem Vorpumpendruck, beaufschlagbar ist. Der Steuerschieber weist eine ümfangsnut 27 auf, die als Steuerkante für die Leitung 3 ausgebildet ist, und in seinem Inneren ist eine Feder 28 angeordnet. Durch Beaufschlagen des Steuerschiebers 25 mit dem drehzahl- abhängigen Vorpumpendruck wird es möglich, die Zuschaltung der Einspritzöffnungen 7 in Abhängigkeit vom Einspritzdruck und Drehzahl zu steuern. Der Aufbau der Einspritzdüse ent¬ spricht bis auf die Verwendung des Steuerschiebers 25 an¬ stelle des Druckbegrenzungsventiles der in Fig. 2 dargestell- ten Ausführung. Bei der in Fig. 7 gezeigten Darstellung ist der Steuer¬ schieber wiederum mit 25 bezeichnet. Zusätzlich sind noch Zylinderstifte 29 zum Einpassen des Düsenkörpers 1 darge¬ stellt. Bei dem herausgeklappten Schnitt des Steuerschiebers ist die ümfangsnut 27, die als Steuerkante in der Leitung 3 ausgebildet ist, deutlich zu erkennen. Bei der in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführung überschleif der Steuerschieber 25 bei steigendem Vorpumpendruck die Leitung 3, wodurch kein weiterer Druckaufbau im Steuerraum 13 des Steuerkolbens 14 erfolgt und nach Ausbilden einer Druckdifferenz die Ein¬ spritzöffnungen 7 vom Steuerkolben 14 freigegeben werden.
In Fig. 8 ist der Verlauf des Einspritzdruckes über der Nockenwellendrehzahl dargestellt. Die Kurven a und b ent- sprechen hiebei einer einstufigen Einspritzdüse nach dem Stand der Technik bei kleinem (a) bzw. großem (b) Regel¬ stangenweg. Ein kleiner Regelstangenweg entspricht dem Teillastbereich und ein großer Regelstangenweg dem Vollast¬ bereich. Die strichlierten Kurven c und d werden mit einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse mit einem Druckbegrenzungs¬ ventil gemäß Fig. 1, 2 und 3 erreicht, während die Kurve e bei einer Ausbildung mit einem Steuerschieber gemäß Fig. 6 und 7 erhalten wird. Mit S ist der Schaltpunkt der Zuschal¬ tung der zusätzlichen Einspritzöffnungen bezeichnet. Es zeigt sich deutlich, daß bei einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse mit gesenkten Höchsteinspritzdrücken das Auslangen gefunden werden kann.
Aus der in Fig. 9 dargestellten Spritzdauer über der Nocken- wellendrehzahl, wobei die Kurven a - d jenen der Fig. 8 ent¬ sprechen, wird deutlich, daß mit einer erfindungsgemäßen Ein¬ spritzdüse auch eine kürzere Einspritzdauer erzielbar ist.

Claims

Patentansprüche:
1. Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, insbesondere Die¬ selmotoren, mit einer in einem Düsenkörper (1) geführten und entgegen einer Federkraft öffnenden als Hohlnadel (9) ausge¬ bildeten Ventilnadel und einem im Inneren der Hohlnadel geführten Steuerkolben (14) , wobei die Hohlnadel (9) mit wenigstens einer Einspritzöffnung zusammenwirkt und der Steuerkolben (14) bei überschreiten eines vorbestimmten Druckes zusätzliche Einspritzöffnungen freigibt, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Hohlnadel (9) radiale Durchbrechungen (12) aufweist, welche bei an ihren Sitz abgesenkter Hohlnadel (9) in den Arbeitsraum (13) des Steuerkolbens (14) münden, daß der Arbeitsraum (13) des Steuerkolbens (14) mit Kraft- stoff unter Druck beaufschlagbar ist und daß die Zufuhr von Kraftstoff zum Arbeitsraum (13) des Steuerkolbens (14) vor Erreichen des maximalen Einspritzdruckes abschaltbar ist.
2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (13) des Steuerkolbens (14) und der Druckraum
(5) der Hohlnadel (9) von einer gemeinsamen Druckmittelquelle mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagbar ist.
3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß die radialen Durchbrechungen (12) der Hohlnadel
(9) bei Anheben der Hohlnadel (9) die Kraftstoffzufuhr zum Arbeitsraum (13) des Steuerkolbens (14) drosseln oder ver¬ schließen.
4. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in die KraftstoffZuführungsleitung (3) zum Arbeitsraum (13) ein Druckbegrenzungsventil (8) eingeschaltet ist.
5. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in die KraftstoffZuführungsleitung (3) zum Arbeitsraum (13) ein in Abhängigkeit von einer Motorkenn¬ größe, insbesondere der Motordrehzahl, steuerbares Drossel¬ ventil eingeschaltet ist.
6. Einspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil als Steuerschieber (25) ausgebildet ist, daß der Steuerschieber in Abhängigkeit von einer Motorkenn¬ größe, insbesondere der Drehzahl, mit Druck, vorzugsweise dem Vorpumpendruck, beaufschlagbar ist und einen veränderbaren Durchströmquerschnitt in der Zulaufleitung (3) zum Arbeits¬ raum (13) freigibt.
7. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die KraftstoffZuführungsleitung (3) zum Arbeitsraum (13) des Steuerkolbens (14) in eine von der KraftstoffZuführung (4) zur Hohlnadel (9) getrennte ring¬ förmige Ausnehmung (11) im Düsenkörper (1) mündet.
8. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (14) mit einem im
Bereich der Düsennadelspitze angeordneten Ventilschließglied (17) , insbesondere einer Kugel, zusammenwirkt.
9. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hohlnadel (9) an dem der Düsen¬ nadelspitze abgewandten Ende ein insbesondere verstellbarer Druckzapfen (15) angeordnet ist.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10118699A1 (de) * 2001-04-17 2002-10-31 Bosch Gmbh Robert Kraftstoff-Einspritzvorrichtung und Kraftstoffsystem für Brennkraftmaschinen, sowie Brennkraftmaschine
DE10348978A1 (de) 2003-10-22 2005-05-25 Robert Bosch Gmbh Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
US7243862B2 (en) 2004-04-07 2007-07-17 Delphi Technologies, Inc. Apparatus and method for mode-switching fuel injector nozzle
DE102004032181A1 (de) * 2004-07-02 2006-01-19 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil
EP2405127B1 (de) * 2010-07-07 2013-04-03 Wärtsilä Switzerland Ltd. Kraftstoffeinspritzdüse für Verbrennungsmotoren
DE102017218869A1 (de) * 2017-10-23 2019-04-25 Robert Bosch Gmbh Injektor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1270883B (de) * 1966-10-28 1968-06-20 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil
DE1284687B (de) * 1967-10-18 1968-12-05 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil fuer Vor- und Haupteinspritzung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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