EP0696339B1 - Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0696339B1
EP0696339B1 EP95900657A EP95900657A EP0696339B1 EP 0696339 B1 EP0696339 B1 EP 0696339B1 EP 95900657 A EP95900657 A EP 95900657A EP 95900657 A EP95900657 A EP 95900657A EP 0696339 B1 EP0696339 B1 EP 0696339B1
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pressure
valve needle
pressure element
fuel injection
shoulder
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Wilhelm Christ
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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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
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift
    • 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
    • F02M45/083—Having two or more closing springs acting on injection-valve

Definitions

  • the invention is based on a fuel injector according to the genus of claim 1.
  • injection nozzle of this type known from EP 0 568 845 A1 that flows from the guide play of the valve needle in the Leakage oil escaping through the breakthrough of the nozzle body Washer in the spring chamber in the nozzle holder that over a connecting piece with a leakage oil return line connected is. It happens in the area of the washer thereby the axial guide play between the Pressure intermediate link and the axial play between the Push pin of the first closing spring and the latter surrounding pressure ring of the second closing spring.
  • the invention is therefore based on the object further develop known fuel injection nozzles in such a way that an undamped return movement of the Valve needle for quick valve closing of the fuel injector is guaranteed.
  • the fuel injector with the distinctive Features of the invention has the advantage that a quick Closing the valve needle after the injection phase is guaranteed so that the emission behavior of the Internal combustion engine meets a high standard.
  • the proposed solution is inexpensive and reliable.
  • Figure 1 shows a fuel injector opening in two pressure stages in longitudinal section
  • Figures 2 and 3 a detail in Area of the pressure booster of the fuel injector according to Figure 1 in the positions "forward stroke” and “Total stroke”
  • Figure 4 is a pressure intermediate member in plan view
  • Figures 5 and 6 and Figures 7 and 8 alternative forms of training the pressure link in Cross section and top view.
  • the fuel injection nozzle has a nozzle holder 10 that with a union nut 13 via an intermediate washer 14 a nozzle body 15 is clamped.
  • the nozzle body 15 has a spray opening 18 and one of these upstream Valve seat 17 with which one is displaceable in the nozzle body 15 mounted valve needle 16 cooperates.
  • the pilot hole for the valve needle 16, as usual, is closed at one point a pressure chamber 19 expanded, in the area of which the valve needle 16 has a pressure shoulder 21 and the one Channel 22 with a nozzle 23 on the nozzle holder 10 for Connecting a fuel delivery line is connected.
  • the two are Closing springs 11, 12 radially in one another in a stepped Chamber 25 arranged in the nozzle holder 10; however, they can as known per se, also arranged axially one behind the other be.
  • the inner, first closing spring 11 is supported on the one hand via a disk 26 at the base 27 of the chamber 25 and on the other hand on a pressure pin 28, which with a Pin 29 the first closing spring 11 and with its jacket the second closing spring 12 leads.
  • the outer, second Closing spring 12 is supported on the one hand via a disk 31 on a shoulder 32 of the chamber 25 and on the other hand a pressure ring 33 surrounding the pressure pin 28 on one from the intermediate plate 14 formed shoulder 34.
  • the pressure bolt 28 presses with its end face 36, which has just been formed, continuously onto a pressure intermediate member 40, which in turn is supported on an end pin 37 of the valve needle 16.
  • This intermediate pressure member 40 is essentially in the form of a disk with two plane-parallel end faces 41, 42. It is guided with its circumference in an extension 46 of an opening 45 in the intermediate disk 14 near the chamber 25 of the nozzle holder 10 so as to be axially displaceable with play.
  • the diameter of the extension 46 and that of the pressure intermediate member 40 are larger than the inner diameter of the pressure ring 33, so that the edge region of the pressure intermediate member 40 is in axial alignment with the inner ring region of the pressure ring 33.
  • the thickness of the intermediate member 40 is dimensioned such that its upper end face 41 in the closed position of the valve needle 16 lies by the dimension h v under the shoulder 34 of the intermediate disk 14 or the end face 35 of the pressure ring 33 supported on the latter (FIG. 1).
  • the forward stroke h v of the valve needle 16 can be easily adjusted by selecting an intermediate member 40 with the appropriate thickness.
  • the pressure intermediate member 40 comes into contact with the pressure ring 33 after passing through the preliminary stroke distance, after which both closing springs 11 and 12 engage the valve needle 16 Act as a pressure stage ( Figure 2).
  • the total stroke h g of the valve needle 16 is, as is known, limited by the annular shoulder 38 of the valve needle 16 formed at the transition to the end pin 37 and the lower end face of the intermediate disk 14 (FIG. 3).
  • the channels 50 in the intermediate pressure member 40 are at Embodiment according to Figures 1 to 4 thereby formed that on the circumference of a cylindrical disc three edge sections 51 are evenly distributed, so that the circumference consists of three radially recessed Areas with rectilinear boundary surface 52 and from three Guide sections with an arcuate boundary surface 53 put together.
  • edge portions 51 not covered areas of the game gap 54 between the Pressure ring 33 and the pressure pin 28 is a permanent Connection between the low pressure side of the valve needle 16 and the pressure-relieved chamber 25.
  • FIGS. 7 and 8 are in Circumference of the cylindrical pressure intermediate member 40 diametrically two incisions 55 arranged, the game gap 54th partially between the pressure pin 28 and the pressure ring 33 cover.
  • the Channels 50 can also, as shown in FIGS. 7 and 8, through openings in the form of bores 58 in the cylindrical Pressure intermediate member 40 be formed, the Longitudinal axis essentially with the clearance 54 is aligned.
  • channels 50 in the pressure intermediate member 40 can such can also be arranged in the pressure ring 33.
  • Other Shapes of channels in the pressure ring 33 are possible.
  • bridging channels can also be in the shoulder 34 of the intermediate plate 14 may be arranged through which the guide play of the pressure intermediate member 40 is flowing Leakage oil in the gap between the inner wall of the chamber 25 and the outer circumference of the pressure ring 33 can flow off. It is also possible to use both such bridging channels in the intermediate pressure member 40 and in the pressure ring 33 and also in the shoulder 34 of the intermediate member 14 to arrange.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoff-Einspritzdüse nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei einer beispielsweise durch die EP 0 568 845 A1 bekannten Einspritzdüse dieser Art fließt das aus dem Führungsspiel der Ventilnadel im Düsenkörper austretende Lecköl durch den Durchbruch der Zwischenscheibe in die Federkammer im Düsenhalter, die über einen Anschlußstutzen mit einer Lecköl-Rückführleitung verbunden ist. Im Bereich der Zwischenscheibe passiert es dabei das axiale Führungsspiel zwischen dem Druckzwischenglied und dem axialen Spiel zwischen dem Druckbolzen der ersten Schließfeder und dem diesen umgebenden Druckring der zweiten Schließfeder. Bei dieser bekannten Druckübertragungseinrichtung der Einspritzdüse tritt eine Dämpfung der Bewegung der Ventilnadel in deren Vorhubstellung auf, wenn das Druckzwischenglied mit seinem Randbereich an dem Druckring der zweiten Schließfeder und dieser gleichzeitig mit derselben Stirnseite an der Druckzwischenscheibe anliegen. Durch die dabei erzeugte Unterbrechung der Verbindung zwischen der Niederdruckseite der Ventilnadel und der druckentlasteten Federkammer wird durch Druckaufbau auf der Niederdruckseite die Öffnungs- und Schließcharakteristik der Kraftstoff-Einspritzdüse durch Dämpfung verändert. In der Vorhubposition der Ventilnadel ist nämlich der Raum in der Zwischenscheibe durch das Druckzwischenglied abgeschlossen, so daß es dort zum Druckaufbau kommt. Da die Druckfläche des Druckzwischenglieds größer ist als die Druckfläche der Ventilnadel, resultiert eine Kraft, die dem Nadelschließen entgegenwirkt ist und die das Schließen verzögert. Dadurch entsteht eine gänzlich unerwünschte HC-Emission.
Aus der Schrift EP 0 360 170 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse bekannt, bei der im Bereich der Zwischenscheibe ein Druckzwischenglied vorgesehen ist, an dessen oberer, brennraumabgewandter Stirnseite eine Ausnehmung vorgesehen ist. Die Tiefe dieser Ausnehmung bestimmt dabei den maximalen Öffnungshub der Ventilnadel, der durch die Anlage des Druckzwischengliedes im Bereich der Ausnehmung an die Stirnfläche des Ventilhaltekörpers begrenzt ist. Dabei weist jedoch auch diese bekannte Kraftstoffeinspritzdüse den Nachteil auf, daß infolge des Engspieles zwischen dem Druckzwischenglied und der Wand der Zwischenscheibe eine ungewollte Dämpfung der Ventilnadelbewegung bei deren Schließhubbewegung auftritt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen derart weiterzuentwickeln, daß eine ungedämpfte Rückstellbewegung der Ventilnadel zum schnellen Ventilschließen der Kraftstoff-einspritzdüse gewährleistet ist.
Vorteile der Erfindung
Die Kraftstoff-Einspritzdüse mit den kennzeichnenden Merkmalen der Erfindung hat den Vorteil, daß ein schnelles Schließen der Ventilnadel nach der Einspritzphase gewährleistet ist, so daß das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine einem hohen Standard gerecht wird. Die vorgeschlagene Lösung ist kostengünstig und funktionssicher.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoff-Einspritzdüse möglich.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine in zwei Druckstufen öffnende Kraftstoff-Einspritzdüse im Längsschnitt, Figur 2 und 3 ein Detail im Bereich der Druckübersetzungseinrichtung der Kraftstoff-Einspritzdüse nach Figur 1 in den Stellungen "Vorhub" und "Gesamthub", Figur 4 ein Druckzwischenglied in Draufsicht, Figuren 5 und 6, und Figuren 7 und 8 alternative Ausbildungsformen des Druckzwischenglieds im Querschnitt und in Draufsicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Kraftstoff-Einspritzdüse hat einen Düsenhalter 10, an dem mit einer Überwurfmutter 13 über eine Zwischenscheibe 14 ein Düsenkörper 15 festgespannt ist. Der Düsenkörper 15 hat eine Spritzöffnung 18 und einen dieser vorgelagerten Ventilsitz 17, mit dem eine im Düsenkörper 15 verschiebbar gelagerte Ventilnadel 16 zusammenwirkt. Die Führungsbohrung für die Ventilnadel 16 ist wie üblich an einer Stelle zu einem Druckraum 19 erweitert, in dessen Bereich die Ventilnadel 16 eine Druckschulter 21 hat und der über einen Kanal 22 mit einem Stutzen 23 am Düsenhalter 10 zum Anschließen einer Kraftstoff-Förderleitung verbunden ist. Der an der Druckschulter 21 der Ventilnadel 16 angreifende Kraftstoffdruck schiebt die Ventilnadel 16 entgegen dem abgestuften Kraftverlauf der im folgenden beschriebenen Anordnung von Schließfedern 11 und 12 nach oben, wobei der Kraftstoff in einer von der ersten Schließfeder 11 bestimmten Voreinspritzphase und einer von beiden Schließfedern 11, 12 bestimmten Haupteinspritzphase durch die Spritzöffnung 18 in den Brennraum ausgespritzt wird.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Schließfedern 11, 12 radial ineinander in einer gestuften Kammer 25 im Düsenhalter 10 angeordnet; sie können jedoch, wie an sich bekannt, auch axial hintereinander angeordnet sein. Die innere, erste Schließfeder 11 stützt sich einerseits über eine Scheibe 26 am Grund 27 der Kammer 25 und andererseits an einem Druckbolzen 28 ab, der mit einem Zapfen 29 die erste Schließfeder 11 und mit seinem Mantel die zweite Schließfeder 12 führt. Die äußere, zweite Schließfeder 12 stützt sich einerseits über eine Scheibe 31 an einer Schulter 32 der Kammer 25 und andererseits über einen den Druckbolzen 28 umgebenden Druckring 33 an einer von der Zwischenscheibe 14 gebildeten Schulter 34 ab.
Der Druckbolzen 28 drückt mit seiner eben ausgebildeten Stirnseite 36 dauernd auf ein Druckzwischenglied 40, das sich seinerseits auf einem Stirnzapfen 37 der Ventilnadel 16 abstützt. Dieses Druckzwischenglied 40 hat im wesentlichen die Form einer Scheibe mit zwei planparallelen Stirnseiten 41, 42. Es ist mit seinem Umfang in einer Erweiterung 46 eines Durchbruchs 45 in der Zwischenscheibe 14 nahe der Kammer 25 des Düsenhalters 10 axial verschiebbar mit Bewegungsspiel geführt. Der Durchmesser der Erweiterung 46 und der des Druckzwischenglieds 40 sind größer als der Innendurchmesser des Druckrings 33, so daß der Randbereich des Druckzwischenglieds 40 in axialer Deckung mit dem inneren Ringbereich des Druckrings 33 ist. Die Dicke des Zwischenglieds 40 ist so bemessen, daß dessen obere Stirnseite 41 in der Schließstellung der Ventilnadel 16 um das Maß hv unter der Schulter 34 der Zwischenscheibe 14 bzw. der Stirnseite 35 des sich auf dieser abstützenden Druckrings 33 liegt (Figur 1). Der Vorhub hv der Ventilnadel 16 kann durch Auswahl eines Zwischenglieds 40 mit der entsprechenden Dicke leicht eingestellt werden. Beim Öffnungshub der Ventilnadel 16, bei dem zunächst der Vorhub hv unter der Wirkung nur der ersten Schließfeder 11 zurückgelegt wird, kommt das Druckzwischenglied 40 nach Durchlaufen der Vorhubstrecke an dem Druckring 33 zur Anlage, wonach beide Schließfedern 11 und 12 auf die Ventilnadel 16 eine Druckstufe bildend wirken (Figur 2). Der Gesamthub hg der Ventilnadel 16 wird wie bekannt durch die am Übergang zum Stirnzapfen 37 gebildete Ringschulter 38 der Ventilnadel 16 und die untere Stirnseite der Zwischenscheibe 14 begrenzt (Figur 3).
Um zu vermeiden, daß in der Vorhubstellung (Figur 2), in welcher der Druckring 33 mit seiner unteren Stirnseite 35 sowohl auf der Schulter 34 der Zwischenscheibe 14 als auch auf der oberen Stirnseite 41 des Druckzwischenglieds 40 unter Druck abdichtend aufliegt, die hydraulische Verbindung zwischen dem von dem Druckzwischenglied 40 zur Ventilnadel 15 hin abgeteilten Raum und der druckentlasteten Federkammer unterbrochen wird, die über eine Bohrung 48 und einen Druckstutzen 49 mit einer nicht dargestellten Leckölrückführleitung verbunden ist, ist im Druckzwischenglied 40 oder im Druckring 30 wenigstens ein die geschlossene Anlagefläche zwischen dem Druckring 33 und dem Druckzwischenglied 40 unterbrechender Kanal 50 angeordnet. Das aus dem Führungsspiel der Ventilnadel 16 unter Druck austretende Lecköl kann somit am Umfang des Druckzwischenrings 40 vorbei durch den Kanal 50 und durch das Führungsspiel 54 zwischen dem Druckring 33 und dem Druckbolzen 28 in die druckentlastete Federkammer 25 abfließen.
Die Kanäle 50 im Druckzwischenglied 40 sind beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 4 dadurch gebildet, daß am Umfang einer zylindrischen Scheibe gleichmäßig verteilt drei Randabschnitte 51 entfernt sind, so daß sich der Umfang aus drei radial zurückgesetzten Bereichen mit geradliniger Begrenzungsfläche 52 und aus drei Führungsabschnitten mit bogenförmiger Begrenzungsfläche 53 zusammensetzt. Durch die durch die Randabschnitte 51 nicht abgedeckten Bereiche des Spielspalts 54 zwischen dem Druckring 33 und dem Druckbolzen 28 besteht dauernd eine Verbindung zwischen der Niederdruckseite der Ventilnadel 16 und der druckentlasteten Kammer 25.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5 und 6 sind im Umfang des zylindrischen Druckzwischenglieds 40 diametral zwei Einschnitte 55 angeordnet, die den Spielspalt 54 zwischen dem Druckbolzen 28 und dem Druckring 33 teilweise decken. Die Kanäle 50 können auch, wie die Figuren 7 und 8 zeigen, durch Durchbrüche in Form von Bohrungen 58 in dem zylindrischen Druckzwischenglied 40 gebildet sein, deren Längsachse im wesentlichen mit dem Spielspalt 54 ausgerichtet ist.
Anstelle von Kanälen 50 im Druckzwischenglied 40 können solche auch im Druckring 33 angeordnet sein. Andere Gestaltungsformen von Kanälen im Druckring 33 sind möglich. Schließlich können Überbrückungskanäle auch in der Schulter 34 der Zwischenscheibe 14 angeordnet sein, durch das durch das Führungsspiel des Druckzwischenglieds 40 fließendes Lecköl in den Spielspalt zwischen der Innenwand der Kammer 25 und dem Außenumfang des Druckrings 33 abfließen kann. Außerdem ist es möglich, solche Überbrückungskanäle sowohl im Druckzwischenglied 40 als auch im Druckring 33 und außerdem in der Schulter 34 des Zwischenglieds 14 anzuordnen.

Claims (3)

  1. Kraftstoffeinspritzdüse für die Vor- und Haupteinspritzung bei Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper (15), in welchem eine Ventilnadel (16) verschiebbar gelagert ist und welcher über eine Zwischenscheibe (14) an einem Düsenhalter(10) festgespannt ist, in welchem eine druckentlastete, mit einer Leckölrückführleitung verbundene Federkammer (25) zur Aufnahme von zwei koaxial angeordneten Schließfedern (11, 12) gebildet ist, von denen die erste Schließfeder (11) über einen zentralen Druckbolzen (28) ständig auf die Ventilnadel (16) einwirkt und die zweite Schließfeder (12) gegen einen den Druckbolzen (28) umgebenden Druckring (33) drückt, welcher in Schließlage der Ventilnadel (16) an einer an der Zwischenscheibe (14) gebildeten Schulter (34) abgefangen ist und an welchem ein mit der Ventilnadel in einem Durchbruch (45) in der Zwischenscheibe (14) axial verschiebbares, umfangsseitig geführtes Druckzwischenglied (40) nach zurücklegen eines Vorhubs zur Anlage kommt, das einen vom Durchbruch (45) in der Zwischenscheibe (14) gebildeten, zum Düsenkörper (15) und zur Ventilnadel (16) hin offenen Niederdruckraum von der Federkammer (25) abgrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckzwischenglied (40) und/oder im Druckring (33) und/oder in der Schulter (34) der Zwischenscheibe (14) wenigstens ein die axiale Lage des Druckringes (33) an der Schulter (34) des Zwischengliedes (14) und/oder dem Druckzwischenglied (40) unterbrechender Kanal (50) angeordnet ist, der durch eine axial durchgängige Ausnehmung am Druckzwischenglied (40) gebildet ist.
  2. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (50) als radiale Abtragung (51, 55) im Umfang des Druckgliedes gebildet ist.
  3. Kraftstoff-Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (50) als das Druckzwischenglied (40) durchsetzender Durchbruch ausgebildet ist.
EP95900657A 1993-12-01 1994-11-24 Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen Expired - Lifetime EP0696339B1 (de)

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DE4340874 1993-12-01
DE4340874A DE4340874C2 (de) 1993-12-01 1993-12-01 Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen
PCT/DE1994/001386 WO1995015435A1 (de) 1993-12-01 1994-11-24 Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen

Publications (2)

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EP0696339A1 EP0696339A1 (de) 1996-02-14
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EP (1) EP0696339B1 (de)
JP (1) JPH08506641A (de)
BR (1) BR9406076A (de)
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DE (2) DE4340874C2 (de)
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