EP1044328B1 - Pumpedüse vom typ mit offener einspritzdüse - Google Patents

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EP1044328B1
EP1044328B1 EP98960860A EP98960860A EP1044328B1 EP 1044328 B1 EP1044328 B1 EP 1044328B1 EP 98960860 A EP98960860 A EP 98960860A EP 98960860 A EP98960860 A EP 98960860A EP 1044328 B1 EP1044328 B1 EP 1044328B1
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EP
European Patent Office
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injection
plunger
needle
group
injector
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP98960860A
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English (en)
French (fr)
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EP1044328A1 (de
Inventor
Josef Morell
Harald Schmidt
Anton Dolenc
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.)
Steyr Daimler Puch AG
Original Assignee
Steyr Daimler Puch AG
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Filing date
Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP1044328B1 publication Critical patent/EP1044328B1/de
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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
    • F02M61/04—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
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • 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
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/021—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps the injector being of valveless type, e.g. the pump piston co-operating with a conical seat of an injection nozzle at the end of the pumping stroke
    • 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
    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/023—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive mechanical
    • F02M57/024—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive mechanical with hydraulic link for varying the piston stroke

Definitions

  • the invention relates to a pump nozzle of the type with an open injection nozzle, consisting of a nozzle body with an axial space that ends in a nozzle tip with spray bores, from one in the axial space guided injection piston serving as a closing element, which Injection piston in the axial space limits a pressure space, of which the Run out spray holes.
  • an open injector type pump nozzle is off EP 460 693 A1. It has the special feature that the injection piston is both a pump element and a closing element. Even with these Pump nozzles exist when used in high-performance diesel engines - the are mostly charged - in order to minimize consumption and emissions the problem that the requirements for injection between Distinguish significantly between idling and full load.
  • the injection quantity is small when the engine is idling and the compression pressure is low and the ignition delay is long. As little as possible during the ignition delay Fuel as slowly as possible, and yet well atomized, injected become. At full load and high speed, however, the injection quantity large - especially large for supercharged high-performance engines - and the injection duration should be as short as possible, since only for the injection a limited crank angle is available. Overall, that requires Combustion optimization with regard to consumption and emissions uniform distribution of the fuel in the combustion chamber and a defined Atomization.
  • the invention is therefore based on the object, even with generic Pump nozzles the nozzle cross-section and the delivery rate the respective operating state to be able to adapt. It is under customizing both the Understand control during operation as well as the design.
  • the two groups of spray holes are lockable separately, the first from the injection plunger, the second from the plunger needle, which at certain Load conditions also acts as an injection piston. With these will not only the nozzle cross-section, but also the pump characteristics changed. This is only possible because both closing elements are pumping elements are.
  • the piston needle remains closed at idle and low load. This is in this operating state, the volume of the delivery chamber is initially small. Furthermore, the effective area of the injection piston is only that of an annulus and therefore smaller, which is particularly the case with hydrostatic pressure transmission a relatively higher one from the pump drive to the injection piston Injection pressure means. After all, the nozzle cross section is only the sum the cross sections of a row of spray holes. The spray holes can be relatively small to achieve a long injection period. Thereby the injection pressure becomes high, which means atomization of the fuel improved.
  • the injection piston points at its An outer wall on an annular space, which when the injection piston is closed connects the fuel supply with a reflux (claim 4).
  • the shape and design of the closure organs, as well as the grouping and arrangement of the spray holes can be very within the scope of the invention be different and adapted to the requirements of the pump function.
  • a a particularly advantageous solution is that the nozzle tip inside has a conical seat and the second group of spray holes is arranged under the first group of spray holes, the Groups of spray holes each start at the same height (claim 8th).
  • He > can be composed of one or more parts, in the present For example, it is divided along its radial surface 2 for manufacturing reasons. It merges into a nozzle tip 3 below and contains all of it Length of an axial space 4 accessible from above. This begins at the top with a bore 5, which is interrupted at a shoulder-like constriction 6 is and further down a first cylinder bore 8 and a smaller one forms second cylinder bore 9.
  • a drive piston is tight and at the very top movably guided, it is for example by a not shown Camshaft driven.
  • This is followed by an intermediate piston 11, which is common forms a spray adjustment chamber 12 with the drive piston, which via a connecting bore 13 to the injection adjustment control, not shown leads.
  • a reflux is only indicated, the connects the axial space 4 with the return flow of the injection system.
  • the intermediate piston 11 acts on an injection piston 15. It has the top a collar 16 on which a return spring 17 designed as a compression spring attacks from below, the lower end of which is supported on the constriction 6.
  • the injection piston 15 is thus pressed upwards by the return spring 17, a stop bead 18 resting against the constriction 6 at rest.
  • the injection piston 15 fits into the first cylinder bore 8, which extends from one shoulder 7 downwards, then fits further into the smaller one second cylinder bore 9 and ends with an end cone 20.
  • the end cone 20 is at the end of the injection on a seat cone 21 of the nozzle tip on.
  • a metering chamber 22 is formed and further down between the second cylinder bore 9, the end cone 20 and the seat cone 21 a pressure chamber 23.
  • At 24 becomes fuel with the pressure of a feed pump, not shown, into the nozzle body 1 initiated and passes through a longitudinal bore 25 and a feed opening 26 into the dosing chamber 22. From this it flows during the injection through a narrow ring passage 27 into the pressure chamber 23 and from there Spray holes in the combustion chamber of the engine.
  • an inwardly projecting anti-rotation pin 28 is provided with a vertical guide groove 29 cooperates on the injection piston 15.
  • a piston needle 31 is guided in the longitudinal direction. It consists of an upper one Piston part 32 and a lower needle part 33 a pressure plate 34 on which a compression spring 35 acts downwards. their the upper end is supported on a plug 36 which is in the injection piston 15 is pressed or screwed.
  • the plug 36 has an axial Pressure equalization bore 37 and forms a stop 38, if that Pressure plate 34 - as to be described - is raised.
  • a control chamber 50 is formed between the piston part 32 and the Axial bore 30, a control chamber 50 is formed.
  • the lower end of the nozzle tip is shown enlarged in FIG. She points an upper row of spray bores 60 and a lower row of spray bores 61 arranged at a certain distance from each other are.
  • the spray bores can be within the scope of the invention Arrangement, length, cross section and inlet are designed very differently.
  • the transition to the cone 63 takes place at an edge 64, which with the piston needle closed slightly higher than the inlet of the top row spray holes lies.
  • the parts of the seat cone 21 in which the spray holes open are withdrawn, approximately at 65.
  • FIG. 8 are drilled hole 70.71 drilled from a common Extend seat 72.
  • FIG. 1 shows the pump nozzle after the metering stroke has been completed, at the end of the Upward movement of the injection piston 15 for idling or low load.
  • the control chamber 50 is depressurized, which is why Piston needle 31 not participating in the upward movement of the injection piston, it was by the compression spring 35 despite the injection piston going up 15 kept closed.
  • the injection piston 15 is now moved down to the position shown in Figure 2, so the fuel from the pressure shoulder 19 from the dosing chamber 22 through the ring passage 27 into the pressure chamber 23 and from there only from the end cone 20 of the injection piston through the spray bores 60 of the upper row into the combustion chamber injected into the engine. If the control chamber 50 continues remains depressurized, the injection piston is left alone, leaving the Piston needle 31 in the closed position, moved up again, back in the position of FIG. 1.
  • a ratio in the range specified in claim 5 is advantageous -
  • the cross-sectional areas of the spray bores 60, 61 of the two Rows can optimize the spray pattern and combustion process. at Low load is only injected through the spray holes 60 in the upper row, which is why their diameter can be smaller than that of the lower 61.
  • the ratio of the cross-section can also be used for optimal coordination all spray holes (60) of the top row to all spray holes the bottom row (61) is larger than the ratio of the effective cross sections of the injection piston (15) and the piston needle.

Description

Die Erfindung handelt von einer Pumpedüse vom Typ mit offener Einspritzdüse, bestehend aus einem Düsenkörper mit einem Achsialraum, der in einer Düsenkuppe mit Spritzbohrungen endet, aus einem im Achsialraum geführten als Abschlußelement dienenden Einspritzkolben, welcher Einspritzkolben im Achsialraum einen Druckraum begrenzt, von dem die Spritzbohrungen ausgehen.
Eine Pumpedüse vom Typ mit offener Einspritzdüse ist beispielsweise aus der EP 460 693 A1 bekannt. Sie weist die Besonderheit auf, daß der Einspritzkolben zugleich Pumpelement und Schließelement ist. Auch bei diesen Pumpedüsen besteht beim Einsatz in Hochleistungs-Dieselmotoren - die meist aufgeladen sind - im Zeichen der Verbrauchs- und Emissionsminimierung das Problem, daß sich die Anforderungen an die Einspritzung zwischen Leerlauf und Vollast erheblich unterscheiden.
Bei Leerlauf und niederem Kompressionsdruck ist die Einspritzmenge klein und der Zündverzug lange. Während des Zündverzuges soll möglichst wenig Brennstoff möglichst langsam, und doch gut zerstäubt, eingespritzt werden. Bei Vollast und hoher Drehzahl hingegen ist die Einspritzmenge groß - bei aufgeladenen Hochleistungsmotoren sogar besonders groß - und die Einspritzdauer soll möglichst kurz sein, da für die Einspritzung ja nur ein begrenzter Kurbelwinkel zur Verfügung steht. Insgesamt erfordert die Verbrennungsoptimierung hinsichtlich Verbrauch und Emissionen eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes im Brennraum und eine definierte Zerstäubung.
Je größer die Mengen- und Drehzahldifferenzen, desto schwieriger ist die Verbrennungsoptimierung mit konstanten Düsenquerschnitten. Aus der EP 470 348 A1 und der DE 44 32 686 C2 ist es zwar bekannt, in Pumpedüsen, bei denen Pumpenorgan und Schließorgan getrennt sind, mehrere Reihen von Spritzbohrungen und zwei konzentrische Kolbennadeln vorzusehen, um auf diese Weise den Düsenquerschnitt dem Betriebszustand anpassen zu können; doch betreffen diese Lösungen nur die Ventilfunktion und sind somit nicht auf die gattungsgemäßen offenen Einspritzdüsen übertragbar. Durch deren bauliche Besonderheit besteht zwischen Düsenquerschnitt und Einspritzdruck ein anderer Zusammenhang.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch bei gattungsgemäßen Pumpedüsen den Düsenquerschnitt und die Förderrate dem jeweiligen Betriebszustand anpassen zu können. Dabei ist unter Anpassen sowohl die Steuerung während des Betriebes als auch die Auslegung zu verstehen.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß
  • a) die Düsenkuppe (3) eine erste (60) und eine zweite (61) Gruppe von Spritzbohrungen (60,61) aufweist, wovon die erste Gruppe (60) dem Einspritzkolben (15) zugeordnet und die zweite Gruppe (61) getrennt von der ersten abschließbar ist,
  • b) der Einspritzkolben (15) eine Achsialbohrung (30) aufweist, in der eine Kolbennadel (31) geführt ist, deren Nadelteil mit einer im Inneren der Düsenkuppe (3) gebildeten Sitzfläche (21;62;72) zusammenwirkt, wobei der Kolbennadel (31) die zweite Gruppe von Spritzbohrungen (61) zugeordnet ist,
  • c) die Kolbennadel (31) einen Kolbenteil (32) aufweist, auf den abwärts eine Druckfeder (35) wirkt und der in der Achsialbohrung (30) eine Steuerkammer (50) begrenzt,
  • d) der Steuerkammer (50) ein Steuermedium zuführbar ist, das die Kolbennadel (31) gegen die Kraft der Druckfeder (35) bezüglich des Einspritzkolbens (15) anhebt, sodaß sie dessen Bewegung folgt.
    • Die beiden Gruppen von Spritzbohrungen sind getrennt abschließbar, die erste vom Einspritzkolben, die zweite von der Kolbennadel, die bei bestimmten Lastzuständen auch als Einspritzkolben wirkt. Bei diesen wird nicht nur der Düsenquerschnitt, sondern auch die Pumpencharakteristik verändert. Das ist nur möglich, weil beide Schließelemente Pumpelemente sind.
    Bei Leerlauf und Kleinlast bleibt die Kolbennadel geschlossen. Dadurch ist in diesem Betriebszustand zunächst das Volumen des Förderraumes klein. Weiters ist die wirksame Fläche des Einspritzkolbens nur die eines Kreisringes und daher kleiner, was insbesondere bei hydrostatischer Druckübertragung vom Pumpenantrieb auf den Einspritzkolben einen relativ höheren Einspritzdruck bedeutet. Schließlich ist der Düsenquerschnitt nur die Summe der Querschnitte der einen Reihe Spritzbohrungen. Die Spritzbohrungen können relativ klein sein, um eine lange Einspritzdauer zu erreichen. Dadurch wird der Einspritzdruck hoch, was die Zerstäubung des Brennstoffes verbessert.
    Bei höherer Teillast bzw. Vollast und hoher Drehzahl wird die Kolbennadel in den Einspritzkolben eingezogen. Dadurch sind auch die Spritzbohrungen der weiteren Reihe offen, wodurch der zur Verfügung stehende Querschnitt der Spritzbohrungen steigt. Ausserdem ist das Volumen des Förderraumes und die Kolbenfläche - jetzt bestehend aus der Fläche des Einspritzkolbens und der Nadel - größer. Das bedeutet, daß bei gleicher Motordrehzahl auch eine wesentlich größere Menge pro Zeiteinheit gefördert wird. Die Wirkung ist also eine dreifache.
    All das wird mit relativ geringem technischen Mehraufwand erreicht. Zudem ist auch die Steuerung nicht anspruchsvoll, da sie mit zwei Stellungen der Kolbennadel auskommt. Es ist also keine genaue Positionierung eines Stellgliedes erforderlich. Dem Motorregler muß nur ein Schwellenwert bzw. eine Kurve im Kennfeld gegeben sein, an dem bzw. der von einem Modus auf den anderen umgeschaltet wird. Insgesamt ist es so möglich, sowohl die Förderrate als auch die wirksamen Düsenquerschnitte zu verstellen, sogar unabhängig voneinander.
    In einer vorteilhaften konstruktiven Ausbildung erfolgt die Zufuhr des Steuermediums zur Steuerkammer durch eine Zuführbohrung im Düsenkörper und eine Stichbohrung im Einspritzkolben, wobei eine Längsnut im Düsenkörper oder im Einspritzkolben vorgesehen ist (Anspruch 2). Damit ist das Problem, den Druck in der sich mit dem Einspritzkolben bewegenden Steuerkammer kontinuierlich zu variieren, elegant gelöst.
    Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn der Einspritzkolben einen die oberste Stellung der Kolbennadel fixierenden Anschlag aufweist (Anspruch 3). Dadurch werden Schwingungen der Kolbennadel vermieden und der Steuerdruck braucht nicht genau eingehalten zu werden. Dadurch ist die Pumpedüse unempfindlich gegen Druckverluste bei Verschleiß.
    In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Einspritzkolben an seiner Aussenwand einen Ringraum auf, der bei geschlossenem Einspritzkolben die Brennstoffzufuhr mit einem Rückfluß verbindet (Anspruch 4). Dadurch kann nach vollzogener Einspritzung der Überdruck in der Treibstoffzuleitung abgebaut und gleichzeitig gespült und gekühlt werden, ohne mit der Zufuhr von Steuermedium zu kollidieren.
    Um das gesamte Motorkennfeld optimal abdecken und die Grenze zwischen den beiden Bereichen optimal wählen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das Verhältnis der Durchmesser von Einspritzkolben und Nadelteil der Kolbennadel in dem Bereich zwischen 1:2 und 1:3 (Anspruch 5), den Durchmesser der ersten Gruppe von Spritzbohrungen kleiner als den der zweiten Gruppe von Spritzbohrungen (Anspruch 6), und das Verhältnis des Querschnittes aller Spritzbohrungen der ersten Gruppe zu dem aller Spritzbohrungen der zweiten Gruppe größer als das Verhältnis der wirksamen Querschnitte von Einspritzkolben und Kolbennadel (Anspruch 7) zu wählen.
    Die Form und Ausbildung der Verschlußorgane, sowie die Gruppierung und Anordnung der Spritzbohrungen kann im Rahmen der Erfindung sehr verschieden und den Erfordernissen der Pumpfunktion angepasst sein. Eine besonders vorteilhafte Lösung besteht darin, daß die Düsenkuppe innen eine konische Sitzfläche aufweist und die zweite Gruppe von Spritzbohrungen unter der ersten Gruppe von Spritzbohrungen angeordnet ist, wobei die Gruppen von Spritzbohrungen jeweils auf gleicher Höhe beginnen (Anspruch 8).
    Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben und erläutert. Die Figuren zeigen:
    Fig. 1:
    Die Pumpedüse in einer ersten Arbeitsstellung,
    Fig.2:
    Dieselbe, in einer zweiten Arbeitsstellung,
    Fig.3:
    Einen Querschnitt nach III-III in Fig.2,
    Fig.4:
    Dieselbe, in einer dritten Arbeitsstellung,
    Fig.5:
    Einen Querschnitt nach V-V in Fig.4,
    Fig.6:
    Einen Längsschnitt nach VI-VI in Fig.4,
    Fig.7:
    Detail A in Fig.1, vergrößert, und
    Fig.8:
    Eine Variante zu Detail A in Fig. 1, vergrößert.
    In Figur 1 ist der gesamte Düsenkörper summarisch mit 1 bezeichnet. Er > kann aus einem oder mehreren Teilen zusammengesetzt sein, im vorliegenden Beispiel ist er aus Fertigungsgründen längs seiner Radialfläche 2 geteilt. Er geht unten in eine Düsenkuppe 3 über und enthält über seine ganze Länge einen von oben zugänglichen Achsialraum 4. Dieser beginnt oben mit einer Bohrung 5, die an einer schulterartigen Einschnürung 6 unterbrochen ist und weiter unten eine erste Zylinderbohrung 8 und eine kleinere zweite Zylinderbohrung 9 bildet.
    Im Inneren des Achsialraumes 4 ist ganz oben ein Antriebskolben dicht und beweglich geführt, er wird beispielsweise von einer nicht dargestellten Nockenwelle angetrieben. Auf diesen folgt ein Zwischenkolben 11, der gemeinsam mit dem Antriebskolben einen Spritzverstellraum 12 bildet, der über eine Verbindungsbohrung 13 zu der nicht dargestellten Spritzverstellsteuerung führt. Mit 14 ist ein nur angedeuteter Rückfluß bezeichnet, der den Achsialraum 4 mit dem Rückfluß des Einspritzsystemes verbindet.
    Der Zwischenkolben 11 wirkt auf einen Einspritzkolben 15. Er hat oben einen Kragen 16, an dem eine als Druckfeder ausgebildete Rückholfeder 17 von unten angreift, deren unteres Ende sich an der Einschnürung 6 abstützt. Der Einspritzkolben 15 wird somit von der Rückholfeder 17 aufwärts gedrückt, wobei in Ruhe ein Anschlagwulst 18 an der Einschnürung 6 anliegt. Weiter unten paßt der Einspritzkolben 15 in die erste Zylinderbohrung 8, die von einer Schulter 7 abwärts reicht, paßt dann weiter in die kleinere zweite Zylinderbohrung 9 und endet mit einem Endkonus 20. Der Endkonus 20 liegt bei Ende der Einspritzung auf einem Sitzkonus 21 der Düsenkuppe auf. Zwischen Einspritzkolben 15, der ersten Zylinderbohrung 8 und einer Druckschulter 19 des Einspritzkolbens 15 ist ein Dosierraum 22 gebildet und weiter unten zwischen der zweiten Zylinderbohrung 9, dem Endkonus 20 und dem Sitzkonus 21 ein Druckraum 23. Bei 24 wird Brennstoff mit dem Druck einer nicht dargestellten Förderpumpe in den Düsenkörper 1 eingeleitet und gelangt über eine Längsbohrung 25 und eine Zuführöffnung 26 in den Dosierraum 22. Von diesem strömt er während der Einspritzung durch eine enge Ringpassage 27 in den Druckraum 23 und von dort über Spritzbohrungen in den Verbrennungsraum des Motors. Im Düsenkörper 1 ist ein nach innen ragender Verdrehsicherungsstift 28 vorgesehen, der mit einer vertikalen Führungsnut 29 am Einspritzkolben 15 zusammenwirkt.
    In dem Einspritzkolben 15 ist nun eine Achsialbohrung 30, in der eine Kolbennadel 31 in Längsrichtung geführt ist. Sie besteht aus einem oberen Kolbenteil 32 und einem unteren Nadelteil 33. Auf dem Kolbenteil 32 liegt ein Druckplättchen 34 auf, auf das eine Druckfeder 35 abwärts wirkt. Deren oberes Ende stützt sich ab auf einen Stopfen 36, der in den Einspritzkolben 15 eingepreßt oder eingeschraubt ist. Der Stopfen 36 weist eine achsiale Druckausgleichsbohrung 37 auf und bildet einen Anschlag 38, wenn das Druckplättchen 34 - wie noch zu beschreiben - angehoben wird.
    In Fig. 2 ist besser zu erkennen, daß zwischen dem Kolbenteil 32 und der Achsialbohrung 30 eine Steuerkammer 50 gebildet ist. Steuermedium wird dem Düsenkörper 1 über eine Öffnung 40 (siehe Figur 6) zugeführt und gelangt über eine Zufuhrbohrung 41 im Düsenkörper 1 in den Zentralraum und von da direkt beziehungsweise - je nach Stellung des Einspritzkolbens über eine Längsnut 42, die sowohl in den Einspritzkolben 15 als auch in die Innenwand des Düsenkörpers eingearbeitet sein kann, durch eine Stichbohrung 43 in die Steuerkammer 50.
    In Figur 3 ist zu erkennen, daß der Einspritzkolben 15 in einer bestimmten Höhe und über einen Teil seines Umfanges eine Einfräsung aufweist, die einen Ringraum 52 bildet. Dieser stellt die Verbindung zwischen einer Spülbohrung 53 und einem Spülkanal 54 her, der in den Achsialraum 4 führt. Dieser ist mit dem Rückfluß 14 verbunden.
    In Figur 7 ist das untere Ende der Düsenkuppe vergrößert gezeigt. Sie weist eine obere Reihe von Spritzbohrungen 60 und eine untere Reihe von Spritzbohrungen 61 auf, die in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Spritzbohrungen können im Rahmen der Erfindung hinsichtlich Anordnung, Länge, Querschnitt und Einlauf sehr verschieden gestaltet sein. Zwischen den Spritzbohrungen der beiden Reihen 60,61 ist eine Sitzfläche 62 ausgebildet, auf dem ein Kegel 63 des Nadelteiles 33 aufsitzt. Der Übergang zum Kegel 63 erfolgt bei einer Kante 64, die bei geschlossener Kolbennadel etwas höher als der Einlauf der Spritzbohrungen der oberen Reihe liegt. Zur Schonung der Spritzbohrungen und aus Bearbeitungsgründen sind die Teile des Sitzkonus 21, in dem die Spritzbohrungen münden, zurückgenommen, etwa bei 65. In einer anderen Ausführungsform gemäß Figur 8 sind sitzlochgebohrte Spritzbohrungen 70,71 ausgeführt, die von einer gemeinsamen Sitzfläche 72 ausgehen.
    Nun wird die Wirkungsweise anhand der Figuren 1, 2 und 4 erklärt: Figur 1 zeigt die Pumpedüse nach vollendetem Dosierhub, am Ende der Aufwärtsbewegung des Einspritzkolbens 15 für Leerlauf oder Kleinlast. In diesem Betriebszustand ist die Steuerkammer 50 drucklos, deshalb hat die Kolbennadel 31 an der Aufwärtsbewegung des Einspritzkolbens nicht teilgenommen, sie wurde von der Druckfeder 35 trotz aufwärtsgehenden Einspritzkolbens 15 geschlossen gehalten. Wird der Einspritzkolben 15 nun abwärts bis in die in Figur 2 gezeigte Stellung bewegt, so wird der Brennstoff von der Druckschulter 19 aus dem Dosierraum 22 durch die Ringpassage 27 in den Druckraum 23 und von dort nur vom Endkonus 20 des Einspritzkolbens durch die Spritzbohrungen 60 der oberen Reihe in den Brennraum des Motors eingespritzt. Wenn die Steuerkammer 50 weiterhin drucklos bleibt, wird der Einspritzkolben alleine, unter Zurücklassung der Kolbennadel 31 in geschlossener Stellung, wieder aufwärts bewegt, zurück in die Stellung der Figur 1.
    Wird jedoch über die Zuleitung 40,41 Steuerdruck angelegt, so gelangt dieser über die Bohrungen 41,43, wegen der Längsnut 42 in jeder Stellung des Einspritzkolbens 15, in die Steuerkammer 50. Das übt eine aufwärts gerichtete Kraft auf den Kolbenteil 32 der Kolbennadel 31 aus. Wird der Einspritzkolben 15 nun aufwärts bewegt, so überwindet der Druck des Steuermediums in der Steuerkammer 50 die Kraft der Druckfeder 35 und die Kolbennadel 31 geht mit dem Einspritzkolben 15 aufwärts. Diese Stellung ist in Figur 3 gezeigt. Da nun auch die Kolbennadel eingezogen ist, ist das Volumen des Druckraumes 23 größer, ebenso wie die gemeinsame Fläche von Einspritzkolben und Kolbennadel. Werden beide (die Kolbenfläche ist somit größer) nun abwärts bewegt, so erfolgt die Einspritzung durch die Spritzbohrungen 60,61 beider Reihen. Dabei kann auch die Menge größer sein, soferne die Mengensteuerung das will.
    Durch Abstimmung der wirksamen Flächen von Einspritzkolben und Kolbennadel - ein Verhältnis im in Anspruch 5 angegebenen Bereich ist vorteilhaft - und der Querschnittflächen der Spritzbohrungen 60,61 der beiden Reihen laßt sich Strahlbild und Verbrennungsverlauf optimieren. Bei Kleinlast wird nur durch die Spritzbohrungen 60 der oberen Reihe eingespritzt, weshalb deren Durchmesser kleiner als der der unteren 61 sein kann. Zur optimalen Abstimmung kann weiters das Verhältnis des Querschnittes aller Spritzbohrungen (60) der oberen Reihe zu dem aller Spritzbohrungen der unteren Reihe (61) größer als das Verhältnis der wirksamen Querschnitte von Einspritzkolben (15) und Kolbennadel sein.

    Claims (10)

    1. Pumpedüse vom Typ mit offener Einspritzdüse, bestehend aus einem Düsenkörper (1) mit einem Achsialraum (4), der in einer Düsenkuppe (3) mit Spritzbohrungen endet, aus einem im Achsialraum geführten als Abschlußelement dienenden Einspritzkolben (15), welcher Einspritzkolben im Achsialraum einen Druckraum (23) begrenzt, von dem die Spritzbohrungen ausgehen, dadurch gekennzeichnet, daß
      a) die Düsenkuppe (3) eine erste (60) und eine zweite (61) Gruppe von Spritzbohrungen (60,61) aufweist, wovon die erste Gruppe (60) dem Einspritzkolben (15) zugeordnet und die zweite Gruppe (61) getrennt von der ersten abschließbar ist,
      b) der Einspritzkolben (15) eine Achsialbohrung (30) aufweist, in der eine Kolbennadel (31) geführt ist, deren Nadelteil mit einer im Inneren der Düsenkuppe (3) gebildeten Sitzfläche (21;62;72) zusammenwirkt, wobei der Kolbennadel (31) die zweite Gruppe von Spritzbohrungen (61) zugeordnet ist,
      c) die Kolbennadel (31) einen Kolbenteil (32) aufweist, auf den abwärts eine Druckfeder (35) wirkt und der in der Achsialbohrung (30) eine Steuerkammer (50) begrenzt,
      d) der Steuerkammer (50) ein Steuermedium zuführbar ist, das die Kolbennadel (31) gegen die Kraft der Druckfeder (35) bezüglich des Einspritzkolbens (15) anhebt, sodaß sie dessen Bewegung folgt.
    2. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Steuermediums zur Steuerkammer (50) durch eine Zuführbohrung (41) im Düsenkörper (1) und eine Stichbohrung (43) im Einspritzkolben (15) erfolgt, wobei eine Längsnut (42) im Düsenkörper (1) oder im Einspritzkolben (15) vorgesehen ist.
    3. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzkolben (15) einen die oberste Stellung der Kolbennadel (31) fixierenden Anschlag (38) aufweist.
    4. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzkolben (15) an seiner Aussenwand einen Ringraum aufweist, der bei geschlossenem Einspritzkolben die Brennstoffzufuhr (24) mit einem Rückfluß (14) verbindet.
    5. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Durchmesser von Einspritzkolben (15) und Nadelteil (33) der Kolbennadel (31) 1:2 bis 1:3,5 beträgt.
    6. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der ersten Gruppe von Spritzbohrungen (60) kleiner als der der zweiten Gruppe von Spritzbohrungen (61) ist.
    7. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnittes aller Spritzbohrungen (60) der ersten Gruppe zu dem aller Spritzbohrungen der zweiten Gruppe (61) größer als das Verhältnis der wirksamen Querschnitte von Einspritzkolben (15) und Kolbennadel (31) ist.
    8. Pumpedüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenkuppe (3) innen eine konische Sitzfläche (21) aufweist und die zweite (61) Gruppe von Spritzbohrungen (61) unter der ersten Gruppe (60) von Spritzbohrungen (60) angeordnet ist, wobei die Gruppen von Spritzbohrungen (60,61) jeweils auf gleicher Höhe beginnen.
    9. Pumpedüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Düsenkuppe (3) eine Sitzfläche (21) für den Einspritzkolben (15) und eine Sitzfläche (62) für die Kolbennadel (31) ausgebildet ist, wobei die > erste Gruppe von Spritzbohrungen (60) unter der Sitzfläche (21) angeordnet sind.
    10. Pumpedüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Düsenkuppe (3) eine Sitzfläche (21) für den Einspritzkolben (15) für die Kolbennadel (31) vorgesehen ist, von der mindestens eine der Gruppen von Spritzbohrungen (70,71) ausgeht.
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